某造纸厂烘缸轴承滚动体及轴承内圈故障分析，这个大师得安排!

一个造纸厂的图

“为什么相差5Hz?”

“是呀，1Hz，2Hz都行，这个5Hz，太让人纠结了!”

“到底是轴承内圈故障还是齿轮啮合故障，拿捏不准。”

“不过，有75%的可能性是轴承故障!”

“为什么你这么认为?”

“因为238.75Hz与轴承内圈故障频率比较接近，是转频的9.8倍”

对话发生在2018年1月22日给客户出诊断报告的前一天晚上，我们诊断部门办公室的电脑还亮着，针对这个问题已经讨论三四次了，没有百分百确定的方案。此时看看窗外，天已经黑了，西安冬天的黑夜来的也特别早，窗外那棵光秃秃的树随着北风摇曳着，听着风声就让人瑟瑟发抖，不过办公室里却讨论的异常火热，其实也没什么好争议的，我一直都认为是轴承的问题。

那是2017年11月9日我们给江南的一个造纸厂部署了一套无线监测系统。大家都知道，造纸厂里除了上浆泵(冲浆泵)、流浆箱、网部的辊子、压榨辊这些设备之外，最关键的设备就是烘缸了，而且一个中大型的造纸厂烘缸的数量在70-100台左右，很多厂商对此设备故障监测也非常重视，不重视也不行呀，因为流水线式工作，一旦出问题，整条线又要停机检修，比如1台现代化高速纸机价格高达20多亿元，无故停机1小时直接损失达十几万元，一年有上几次非计划停机，这要损失多少钱，所以提前预知故障，减少这些没必要的损失，应该把精力花在如何提高生产效率上。经过介绍他们找到了我们，不过也是刚开始跟我们接触，有些质疑我们的实力，这也正常，经过商议后就先部署了1台设备。

这个设备

设备名称:烘缸

设备结构:电机 + 减速箱 + 烘缸

电机参数:2×248KW

减速箱参数:GHZP 2585 速比13.990

工况:减速机输入转速1296RPM 减速机输出转速92.7RPM

关于烘缸的一些基本知识，在本文下方干货知识中，你可以进行了解哦。

测点位置和数量

烘缸非驱动侧2个测点

烘缸驱动侧2个测点

烘缸驱动减速机8个测点

我们于2017年11月10日，部署完成后，用便携式离线设备进行了现场监测，当时没有发生警告，采集的数据都在正常可控范围内，所以就打道回府了。

两个多月后，也就是2018年1月21日11点33分时，当我正在和同事商量中午吃什么大餐的时候，手机突然收到了江南这家造纸厂烘缸设备出现了报警通知，等级为高报。

这中午饭看来是吃不安稳了，放下手头的事情，先看看问题在哪里吧!

手机报警

烘缸趋势图

测量数据

判断依据:减速机速度有效值根据10816标准:一级报警:>4.5mm/s;二级报警:>7.1mm/s;

减速箱输入轴速度趋势图

图中从1月14日的时候有较大幅值的升高。

减速箱输入轴速度频谱图

减速箱的输入轴速度值升高前和升高后的频谱图，对比发现幅值的上升主要为9.8x频率分量幅值上升引起的。

减速箱二级轴非驱端速度趋势图

图中可见二级轴速度趋势在不断的上升。

减速箱二级轴非驱端速度频谱

在速度频谱中主要频率为238.75Hz，并且该测点幅值的升高是由238.75Hz升高引起的，不过厂家并未提供齿轮箱各级齿数，所以没有办法确定故障频率，但是我们为了确保在信息不完全的情况下， 尽力做到精确。经过我们诊断组两三次的开会讨论研究， 238.75Hz(9.8x)推测为轴承故障。

减速箱二级轴非驱端包络频谱

频谱中出现31.88Hz及其倍频，31.88Hz与输出轴轴承的滚动体故障频率接近。

减速箱输出轴非驱动端速度趋势图

输出轴非驱端速度值一直在升高。

减速箱输出轴非驱端速度频谱图

频谱中出现27.50Hz的边频带，27.50为轴承滚动体故障频率。

减速箱输出轴非驱端包络趋势图

减速箱输出轴非驱端包络趋势图，输出轴非驱端包络上升较快。

输出轴非驱端包络频谱图

输出轴非驱端包络频谱图，频谱中出现大量的31.88Hz的倍频，31.88Hz为轴承型号滚动体故障频率。

减速箱:输出轴非驱端轴承内圈和滚动体故障较为严重，并且近期振动幅值持续增高，劣化速度很快;

同时输入轴轴承故障。

故障等级:报警

烘 缸:振动幅值不高，趋势平稳，运行良好。

故障等级:正常

建议近期内停机检查并更换齿轮箱输出轴非驱端轴承，重点检查轴承内圈和滚动体损伤情况;同时检查输入轴轴承，并确定减速箱齿数。

小插曲

当我们部门研究相关数据时，发现输入轴轴承型号的故障频率与238.75Hz(9.8x)相差5Hz(根据我个人长期经验来说， 1Hz-3Hz 就能相对确定，相差5Hz确实有点难以拿捏)，所以无法确定该频率为轴承故障频率。低速轴齿轮啮合频率也大约在240Hz左右，无法判断到底是齿轮啮合频率还是轴承故障频率，最后经过与造纸厂设备管理人员沟通了相关细节，才确定下来。

2018年1月21日晚上我们讨论完后，就出具了诊断报告，并于第二天早上发于造纸厂相关人员，下午他们就进行停机检修，拆机发现确实是之前判断的轴承问题。这也大大的提升了我们在这家造纸厂的品牌形象，证明了我们的诊断实力，情况如下:

有图有真相

部位:输出轴非驱端轴承滚动体

发现:输出轴非驱端轴承滚动体故障较为严重(轴承滚子上面布满压痕，滚动体的压痕对轴承和滚道的破坏应该会产生”复映“反压到滚道上，因为滚道的硬度比轴承钢球低)

有图有真相

部位:输入轴轴承内圈

发现:轴承内圈故障较为严重

心得

这个事情也给了我一个启示，追求数据的精确性相当重要，不过也不要忽视实际情况，很多事情往往是模棱两可的，只有在追求数据精确的同时，尽可能的掌握相对全面信的息，分析细节，分别预估不同情况的概率，培养自己良好的洞察力，才是诊断师走向巅峰的内功心法。

干货知识

烘缸是干燥部的主要部件，主要由缸体(壁壳+端盖)、两头轴颈和缸内虹吸管排凝水系统组成。烘缸轴承处在封闭、高温气罩内，采用人工监测其运行状态是不可能的，另外轴承结构动态元件多，产生振动综合，故障监测相对复杂。

造纸厂烘缸轴承的损坏主要形式是内圈滚到的剥落。随着剥落加剧，烘缸轴承振动幅值会变大，振动频谱中轴承损坏频率从高频区向低频区转移，损坏频率两遍的转速边带逐渐增多增高，一旦烘缸轴承外圈断裂，振动频率将呈现全是转速谐频的松动特征。

烘缸轴承频繁损坏的主要原因是汽罩内环境温度高，使烘缸轴径因受热膨胀量增大、内外圈错位间隙加大、径向游隙变小，润滑油膜变薄，从而使轴承使用寿命缩短，提前疲劳损坏。

为延长烘缸轴承使用寿命，针对蒸汽用量加大后烘缸轴径膨胀量增大、轴承内外圈轴向错位间隙变大的现象，采用将轴承座外端盖轴承外圈顶环车薄，内端盖外圈顶环加焊一个环形垫片来弥补。通过周期性检测分析干部中心润滑油站的润滑油，发现异常状况及时采取改善措施，保证烘缸轴承润滑油达标及系统的干净。