大型挤压机齿轮箱振动故障分析

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大型聚乙烯装置挤压机是挤压造粒系统的核心设备，其正常运行与否直接关系所在装置乃至全厂设备的安稳运行。该机组型号 ZSK-350(无熔融泵 )，德 国CWP公司制造 ，最大生产能力为55t/h；主电机(恒速电机)功率9460kW，转速 1500r/min；辅电机(变频电机)功率 355kW，转速 392r/min；螺杆转速 166～240r/min。

在机组齿轮箱油液铁谱分析中发现，磨损总量-个月内从100增加到 200，因油液分析不能确切知道齿轮箱内哪个部件出现故障，为此，采用振动及频谱分析，以确认故障原因及部位。

该机齿轮箱传动系统结构复杂(图 1)，为了能直接监测到齿轮箱内部各轴承测点处真实的振动状态，在齿轮箱内部用螺纹联接安置了24个振动加速度传感器(图1)，通过引线把振动信号引到轴承箱外面，用离线振动数据采集分析器通过BNC接头，采集齿轮箱内各转动轴承的振动信号，这较之测壳体振动更能直接反映齿轮箱内部机件的实际振动状态。

2.振动监测及分析图 2显示，齿轮箱内VE6465测点在 2012年 12月 31 Et为1.61mm/s，到2013年 1月22日时上升到1.86mm/s，其他测点的振动值基本保持不变。如果按照ISO 10816-3的振动烈度评价标准，机组振动值尚属良好的安全允许区域。单看振动值并只根据振动标准进行判断，往往会误判为机组还处在 良好安全区域，但由于机器的千差万别，不能只根据振动绝对标准进行判断，更重要的是还要看振动趋势及振动频谱的变化，特别是对已投入长时间运转的机器。从图2看到，在2012年 12月底开始，该点的振动值就已开始出现缓慢的微小变化，到次年 1月份振动变化已较明显。

VE6465测点是右螺杆(从电机往前看)止推轴承的轴向测点位置，根据之前和该齿轮箱制造厂家技术人员交流得知，该种推力轴承的振动评估方法跟-般的轴承不同。只有在轴承损坏前系统才显示轻微的振动量增加，当前出现的这种小的振动量(0.25mm/s)的增加，说明该止推轴承很可能已经到了快损坏的程度，这不通过频谱分析而只通过振动值的轻微增加就可做出的判断。

另外，从振动频谱趋势图来看(图3)，从2012年 12月底开始，振动频谱成分相对之前较丰富，为了确定这些频谱成分的来源及齿轮箱内部的变化，有必要做进-步的精密分析。

从 VE6465测点的振动频谱对比来看 ，1月底的频谱丰富很多，初看比较难从这些频谱成分中找出故障的根源，但仔细分析，在G5及 G11齿啮合频率 (根据各轴的转速及齿轮齿数计算)的3倍(101Hz)、4倍谐频(134Hz)上有螺杆转速(3Hz)的边频(图4)，而之前正常时没有出现(图5)。

齿轮在啮合过程中，受到-些不良因素的影响时，其振动波形往往会产生调制现象。这些不良因素如齿轮偏心、齿距不均匀、加工安装精度不够等先天性因素，这些齿轮箱在投用初期齿轮的振动波形就有调制现象。另外-个因素是由于后天使用过程中由于轴承磨损或损坏，也会使齿轮的振动波形产生调制现象。这两种因素都会使齿轮的载荷及扭矩产生波动，前者产生幅值调制，后者产生频率调制。在频域上看，会在齿左右再循环冲洗.⑤在清洗设备容器内再次注入适量的清水，对清洗机和冷却器二次汰洗。⑥汰洗-段时间后排出清水，移走清洗机并重新连接冷却器的循环冷却水管道。

五、清洗效果上述自行研制的清洗机对空压机冷却器清洗后，目测冷却器管壁内部光滑，无白色或黄色结垢(图5)。

清洗维护后的空压机冷却器换热效率提高 ，空压机排气温度明显下降。该清洗机简易实用、操作方便，彻底解决了多型号多尺寸冷却器的清洗除垢问题，现已推广至中航船舶重工有限公司使用。

实践证明该清洗机具备基本的循环清洗除垢功能且效果显著 ，还可作进-步的完善和改进 ，如加装箱盖(防止药液溅出)、加热及温控装置(提高药剂反应速度 ，缩短除垢时间)、液位计(便于观测和控制液位)、水垢过滤装置、电机相序保护装置等。

W 1 3.08-27作者通联：泰州1：2岸船舶有限公司设备基建部 江苏泰州市高港区 225321E-mail：kaxm888###sina.tom[编辑 王 其]设置管理与维住2013№8 I圄VE6477ⅣⅢ12D-D图 1 齿轮箱内部传动结构及振动测点布置示意图l2-5-2l l27-18 12-9l-13 12l1-10 13-1-7Hz图 2 VE6465测点振动趋势图轮的啮合频率或其谐频的左右两边，出现故障齿轮轴转速的边频。在实际的齿轮系统中，调幅效应和调频效应总是共同存在。所以频谱上的边频成分是两种调制的叠加。虽然这两种调制中的任何-种单独作用所产生的边频都是对称于载波频率，但两者叠加，由于边频成分具有不同的相位，所以是向量相加。叠加后的边频幅值增加了，有的反而下降了，这就破坏了原有的对称性。

从上面分析可知，齿轮箱中所出现的边频是在使用过程中团 设备篁理与维伍2013№8l30 20o 40O 600Hz图3 振动频谱趋势图出现的，在 G5(外齿 )和 G11齿的啮合频率的 3倍和 4倍谐频上出现了3Hz的左边频 ，而 G5和 G11齿所在转轴的转速频率分别是 1.45Hz和 0.39Hz，与 3Hz相差较大，而 3Hz与左、右螺杆的转速频率非秤近，但右螺杆和 G5齿轮是在同-轴线上的，并通过 G4齿(行星轮)作用于G5齿(内齿)，所以判断右螺杆所在的转轴上还有轴承出现故障。

3.检修情况1月24日停车检修，发现右螺杆止推轴承的止推盘有贯穿2 O 8 6 4 2 O 2 2 l l 循环水泵汽蚀振动故障诊断高洪英 卢振红 李 烽摘要 利用振动监测技术诊断工业水车间循环水泵存在的汽蚀振动故障，分析原因，采取相应整改措施。

关键词 泵 汽蚀 振动 监测 诊断中图分类号 TH113.1 文献标识码 B1.概述公司工业水车间循环水泵 409是车间的关键设备，为生产车间提供经过降温、水处理后的循环冷却水，以保证生产换热设备的正常运行。该泵型号 700S-85B，转速 960r/min，扬程 76m，汽蚀余量 7.0m。自2012年8月份开始，泵各测点振动值逐渐呈上升趋势，有的测点振动值超过-级报警值(表 1)。为此，采用E322AO1振 动 加 速 度传 感 器 、Enpac2500数 据 采 集 器 和Emonitor V3.3分析软件对机组进行振动监测，分析诊断故障原因，以采取相应解决措施。

机组构成及测点布置见图 1，此次监测设定汽轮机及泵的- 级报警值4.5mm/s，二级报警值7.Imm/s；齿轮箱的-级报警值 7.1 mm/s，二级报警值 11.2mm/s。

2.振动分析与诊断监测表明，汽轮机和变速箱各测点振动值较小且波动不大，振动值均在 3.0mm/s以下。表 1列出了泵测点 7和测点 8的振动趋势，由表 1可见，自8月21日开始，泵振动值呈上升趋势，表 1 泵测点振动值 mrn/s～ ～ 测点时间(2Ol2年)～、、～-～～ 7 7日 8 8日 8A8月 6日 2.2 2.1 2.1 23 1.78月 21日 3.5 2.9 3.2 2.8 2.O9月 3日 4.7 4.O 4-3 3.6 3.29月 17 Et 5.5 4.7 4.9 33 2.99月29 Et 5.2 4.2 4.7 3.1 2.81O月 8日 5.2 4.2 4.9 3-2 2.810月 24日(维修后第-次监测) 23 1.2 13 1.4 1I2到2012年9月 17日，泵测点7 、7日、8 振动值超过-级报警值，由于汽轮机和变速箱振动值较小且变化不大，排除汽轮机和变速箱故障，认为故障原因在循环泵。

图 2-图 4是泵测点 7 在不同时间监测的振动频谱图0 50 100 150 200 250Hz图4 VE6465测点振动频谱图(故障时)式裂纹，同-轴上还有另-滚动轴承内圈也出现贯穿裂纹。实际情况与前述分析判断完全-致，及时有效地避免了-次重大的设备事故及计划外停车。检修更换轴承后，右螺杆转速边频消失。

4结语在齿轮箱的故障诊断中，加工精度良好的齿轮在正常运转中，频谱图为啮合频率成分幅值小，边频很少或基本没有。根据啮合频率两侧边频成分的出现 (由于幅值调制及频率调制的同1.00.00 100 200Hz图5 VE6465测点振动频谱图(正常时)时存在，边频往往是不对称的)，来分析及定位齿轮箱故障是比较准确可靠的，可据此制定维护、维修措施，避免计划外停车，保证生产的稳定进行。 W13.08-28作者通联：中石化茂名分公司4kx-分部机动处设备监测组广东茂名市 525000E-mail：aus2193###sohu.eom[编辑 王 其]设备管理与维修2013№8 团