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油液監測的應用--主排風機滑動軸承的故障診斷

2020-10-05
(來源:上海冉超)
一 引言
滑動軸承,在滑動摩擦下工作的軸承。滑動軸承工作平穩、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力,但起動摩擦阻力較大。
滑動軸承是機器設備中最常見的機械零件之一,是風機、電機等大型旋轉機械中關鍵的摩擦副。從滑動軸承的磨損形式來看,主要有輕微磨損、嚴重磨損和劃傷等形式。
通過對大量失效滑動軸承的分析,造成非正常磨損的主因有以下幾種:
1、潤滑不良。由于設計錯誤或維護失當造成滑動軸承在工作中供油不足,致使流體動力油膜破裂并導致擦傷,最終咬死;或因為軸承在磨合后發生外部斷油,如吸油網堵塞、油泵有缺陷、油路堵塞或泄漏和減壓閥彈簧失效等引起潤滑油循環中斷,最后造成失效。
2、裝配不正確或中心線偏移。它會使軸承的一端或局部發生嚴重磨損并產生高溫,或由于受載不均而使磨損偏向一邊。
3、超載。由此引起的過熱使金屬發生疲勞,造成軸承表面金屬表面破碎剝落。
4、灰塵或外界雜質的進入。大而堅硬的灰塵顆粒進入軸承間隙會將較軟的軸承表面劃傷,或者顆粒沉嵌在較軟的軸承表面上而拉傷軸頸。
5、腐蝕。由于潤滑油中的酸性物質引起軸承表面腐蝕,形成一種有細麻點的表面和大面積的軸承材料變質。此外油中空氣泡的形成和崩潰也會導致極高的局部壓力,即所謂“氣蝕”作用,造成軸承表面局部疲勞和麻點。
二 故障診斷
某廠有一臺排風機,其主要參數為:主排風機排氣量 21000m3/min,風壓 2000mmH2O,電動機功率 9300kW,滑動軸承采用鉛基巴氏合金(含錫5% ~11%)襯套,它的抗鑲嵌能力極好,抗燒結能力、抗腐蝕能力都比較好。
在使用的過程中,經常對其進行油樣分析,2月初,發現其直讀鐵譜分析數據較前幾次分析數據有明顯上升趨勢,特別是大磨粒讀數DL有大幅度增加( 表1)。
光譜分析中鉛、錫元素含量較高。分析鐵譜譜片上除少量正常滑動磨粒外,全長位置沉積有較多的有色金屬顆粒,尺寸在 10 ~ 20µm,表面粗糙,為有粒狀表面的團狀物,其顏色較深,夾雜有藍、紫色小斑點色彩,是一種有效的吸光體,在偏振光下沒有明亮閃爍的光澤,在鐵譜片上隨機排列而沿磁力線方向排列,因而可以排除其作為黑色氧化物(FeO)的可能性。這些有色金屬磨粒是來自滑動軸承上的巴氏合金,表明軸瓦有異常磨損出現,系潤滑不良所致,于是對此提出警告。由于當時油液分析和振動分析是同步進行的,而振動分析結果表明各樣點的振動值均在正常范圍內,故點檢方未采取任何措施。一個月后再次對其進行油液分析,采集了包括系統油箱在內的共計五個樣點的油樣進行全面分析,結果發現各樣點的油樣中均含有較多的巴氏合金磨料,表面有明顯熔融現象,有的甚至已經成為球狀,軸瓦的磨損有進一步發展的趨勢,得出的結論依然是警告,并建議點檢方停機檢修,檢查軸瓦等零部件的磨損狀況。半個月后點檢方對主排風機的軸瓦進行了拆檢,發現4個樣點的滑動軸承軸瓦均有不同程度的擦傷,巴氏合金表面都有明顯的劃痕,有的還出現了龜裂和剝落現象。經更換軸瓦并作適當調整后,工作正常。
如果任其自然發展,將很可能出現咬死現象,并最終導致電機燒毀事故。這是一例典型的通過油液監測技術能夠比振動分析技術更早地預報故障隱患的案例,當時主排風機的故障還處于初期階段,尚不至于引起大的振動值的變化,對現場所測振動值,沒有進行頻譜分析。
三 結論
滑動軸承在冶金機械中應用十分廣泛,運用鐵譜分析對其進行工況監測在理論上是可行的,它能夠比振動分析技術更早地預報出故障的隱患,但在具體的實際應用過程中,由于其磨損量比較小,加上巴氏合金又是非鐵磁性物質,而鐵譜技術主要是對鐵磁性物質反應靈敏,故其難度較大,這次通過油液監測技術準確的預報故障,是多年經驗積累所產生的效應,具有重要的實際意義。
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