故障原因。在线仪表跟踪监测表明，从稳定运行时 １．０ｍｍ／ｓ 升高
三、结论
到 １．６ｍｍ／ｓ 的时间为 ４ 天。该电机为立式电机，转速 ５９６ｒ／ｍｉｎ，功
滚动轴承振动和噪声异常的原因主要是制造和安装方面的
率 ９５０ｋＷ。上轴承为圆锥滚子轴承，型号为 ＳＫＦ３０３２０ （旧号 因素，但是通过振动频谱分析和噪声诊断分析等手段，是可以及
根据以上情况，对 ２７＃ 机负载与空载状态振动出现个带中间轴的联轴器联
接，安装在 ２７＃ 机轴和增速机轴上均是半个鼓形齿联轴器，传动
轴两端为半个凸缘联轴器。在检修时对 ２７＃ 机侧进行了拆装，由
于鼓形齿联轴器的特点，外套与内套的齿啮合，两者之间不是刚
性联接，在安装时法兰面没有完全贴合，导致外套及与其联接的
高线精轧机组设备故障诊断
黄颂光
摘要 对湘钢高线精轧机组出现的不平衡、松动、轴承损坏等故障进行诊断分析，提出了设备的故障特征，为查找和诊断故障提 供有效手段。
关键词 高线 精轧机组 故障诊断 中图分类号 ＴＧ３３３．１３ 文献标识码 Ｂ
湘钢高线厂一线
精 轧机组是从美国
ＭＯＲＧＡＮ 引进的第五代
轧机，轧机设计速度为
１２０ｍ／ｓ， 保 证 速 度 为
１０５ｍ／ｓ。如图 １ 所示，精轧
机 １０ 个机架分为两 组 ，
分别为 ５ 个串联的奇数
机架和 ５ 个串联的偶数
机架，均安装在同一底座 上。增速箱输入轴与主电
图 １ 精轧机组简图
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对应输出轴的 １×、２×、４×、６×、１２×。２×峰值达到 １．４９ｍｍ／ｓ，远远
高于其他峰值，由此推断该轴与轧机输入轴之间存在不对中；
从频谱中出现的多个谐波表示该轴存在松动现象。由于该轴
同时存在不对中与松动的现象，可以判断故障点在该轴的支
撑部位。
图 ５ 是测点②的包络频谱，图中峰值 １２９．０２Ｈｚ、３８７．０４Ｈｚ、
检修解体增速
和隔环松动现象为主。原设计这些轴套和隔环与轴之间为间隙 箱后，发现测点⑤
配合，靠装配时将其轴向压紧固定以防止发生转动，但在实际工 轴承外圈滚道有三
作过程中因冲击、振动和温度等因素的影响，轴套或隔环容易发 处 出 现 轻 微 剥 落 ，
生松动而与轴发生相对旋转，严重时还会造成轴磨损。通过多次 并有两个滚动体出
振动监测采集方便、分析手段多样、结果准确等特点，是设备状
态监测主要手段。从 １９９５ 年 １２ 月投产至今，精轧机设备曾多次
出现设备故障，均通过成功的监测和判断进行了及时的处理和
预防，取得了良好的效果。
１．机架振动值不稳定，且空载时大于加载时。
２７＃ 精轧机的伞齿轮箱检修后在试车过程中发现了异常现
象。空负荷试车转速在 ６０％时检测 ２７＃ 机③点（图 １）径向的振
２ ＥＮＴＥＫ ＩＲＤ．振动故障分析与诊断，２０００．１１
３ ＮＳＫ 轴承的噪声、振动技术，１９９８．４
Ｗ０７．０３－ ２５
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作者通联：秦山第三核电有限公司 浙江海盐 ３１４３００
Ｅ－ ｍａｉｌ：ｍｒｈｕａｎｇ＠ｔｑｎｐｃ．ｃｏｍ
〔编辑 王 其〕
!" 设备管理与维修 ２００７ №３
０．１５ｍｍ。轴承除内孔有磨损外，其他部分均完好。对该轴颈按照
尺寸的上偏差进行修复，更换轴承，并在安装进行对中检查校
正，恢复生产后增速箱振动速度为 １．８ｍｍ／ｓ，已为正常。
从以上情况可知，转轴上轴承内圈受到冲击负荷、交变应力
或过盈不足等因素的影响与轴发生松动，并与轴发生摩擦而致
使轴颈磨损，从而导致该轴与 ２７＃ 机主动伞齿轮轴之间出现不
３５５．２Ｈｚ、４２６．２Ｈｚ、５８６．３Ｈｚ 等等，为内圈故障特征频率的 １、２、 ３、５、６、７、８ 倍（图 ５）。
故障原因分析：解体后发现轴承内圈确实有故障，滚道表面 有 １０ｍｍ×１０ｍｍ 深 ０．５ｍｍ 的破损，可能是锻造加工中存在微小 的缺陷，在运行过程中扩大造成的，运行过程中也可以听到较为
意锥形轴套安装到位，锁紧螺母到位。
２．轴承内圈故障诊断与分析
２００５ 年 ９ 月，２＃ 机组 ２ 号海水泵电机的上轴承座振动趋势
有所增加，在线仪表显示 １．５ｍｍ／ｓ 升高到接近报警值（２．０ｍｍ／ｓ），
图５
有时会触发报警信号，而温度正常。２．０ｍｍ／ｓ 的振动值并不高，但
变化量却超过了原来的 ２５％，应进行振动测量和振动分析确认 规则的金属撞击声。所采用的纠正措施为更换轴承。
改造将轴套和隔环与轴之间改为过盈配合后，现已消除了这类 现点蚀。而且还发
故障。目前滚动轴承内圈松动相对较多，这类故障的原因主要是 现在轴承座内孔和
配合、安装或轴向压紧等原因造成的，主要采用提高轴承装配质 量进行控制。
轴承外圈的外圆面 有磨损痕迹，轴承
图 ６ 增速机速度频谱图
３．增速箱测振时发现测点⑤（图 １）径向振动值有增大的趋 座内孔磨损量为 ０．０７ｍｍ，这说明该轴承同时还存在松动的故
动速度为 ０．８ｍｍ／ｓ，当递增到 ７０％时，振动出现明显增大，达到
４．５ｍｍ／ｓ，继续提升到 ７７％后振动速度达到 ８．９ｍｍ／ｓ。按照该速度
进行生产，轧机带上负荷后，振动值降到 ４．７ｍｍ／ｓ，但在轧制的
间隔时间即无负荷时振动又回升到 ８．９ｍｍ／ｓ，该机架其他各点
检测也有类似的现象，但幅值略小。
势，且已超过 ４．５ｍｍ／ｓ 的门槛值，达到 ４．８ｍｍ／ｓ。
障。更换轴承并对磨损部位涂圆柱固持胶处理后，增速箱恢复
为了确认振动增大的原因，对频谱进行分析。图 ６ 是测点⑤ 正常运行。
径 向 的 振 动 速 度 频 谱 ，７２．５７Ｈｚ 是 偶 数 机 架 输 出 轴 的 基 频 ，
动伞齿轮轴的不平
衡量是变化的，即轧
机的负载改变了主
动伞齿轮轴的不平 衡程度。
图 ３ ２７＃ 机负载时频谱图
之后对 ２７＃ 机主动伞齿轮轴进行检查，发现主动伞齿轮轴
与增速箱之间的联轴器外套法兰面没有完全贴合，有一个位置
存在 ０．２ｍｍ 的间隙，进行处理重新安装后检测 ２７＃ 机空载为
２．０ｍｍ／ｓ，负载时为 ２．８ｍｍ／ｓ，设备恢复正常。
轴的平衡，如换辊后，轧辊轴上辊环的保护帽装不到位也会出现
不平衡故障。
２．增速箱各测点的振动速度在 ２．０～５．４ｍｍ／ｓ 范围内变化，并
且声音随着振动的增加而增大。
图 ４ 为增速箱测点②（图 １）水平振动速度频谱。图中较高
峰值为 ６４．６Ｈｚ、１２９．１３Ｈｚ、２５８．３４Ｈｚ、３８７．２３Ｈｚ、７７４．８５Ｈｚ，分别
图 ２ 和图 ３ 分
别是空负荷与负载
时 检 测 的 ２７＃ 机 运
转时的振动频谱。图
２ 中 ６７．５８Ｈｚ 是 主
动伞齿轮轴的基频，
峰 值 为 ７．１２ｍｍ／ｓ。
从频谱来看确认该
机架存在明显的不 平衡故障，且带有一
图 ２ ２７＃ 机空载时频谱图
定的不对中。图 ３ 中
显示在轧机负载时
基频的幅值降到
３．６１ｍｍ／ｓ，这说明主
关键词 虚拟仪器 振动信号 小波分析 ＬａｂＶＩＥＷ 中图分类号 ＴＨ１１３．１ 文献标识码 Ａ
随着工业生产的发展，设备现代化水平的不断提高，对设备 据 用 户 的 需 要 选 择 硬
的性能要求也越来越高，因此设备的状态监测和故障诊断也成 件，以 ＬａｂＶＩＥＷ 作为开
为人们关注的焦点。设备故障振动诊断是所有机械设备故障诊 发平台，编制特定的软
对中现象。由于轴承松动后产生金属与金属之间的碰摩，会引起
冲击能量值升高，在包络频谱图中也常常会出现基频的谐波。
诊断技术
设备管理与维修 ２００７ №３ !"
基于虚拟仪器的振动信号采集分析系统
陈会莲 周桂红 赵晓顺 郑艳博 聂彩丽 刘淑霞
摘要 以 ＰＣ 机、数据采集板为主要硬件，以图形化编程语言 ＬａｂＶＩＥＷ 为软件开发平台，设计并实现了振动信号采集分析虚拟 仪器系统。对该系统平稳和非平稳振动信号的采集、处理和分析各功能模块进行了具体介绍，并以信号发生器产生的噪声、三角波与 正弦波混合波形为例，重点分析了非平稳信号的处理— ——小波分析的实现过程。
７３２０），黄铜保持架，滚珠数目为 Ｎ＝１２ 颗。轴承内圈的故障特征 时发现轴承故障和分析出故障的最终原因的，这为解决问题提
频率为：ＢＰＦＩｒ＝０．６Ｎｆ＝０．６×１２×９．９＝７１．３Ｈｚ。
供了合理可行的方向。
采用美国 ＥＮＴＥＫ 公司生产的 ＤＰ１５００ 及相关软件进行频
参考文献
谱分析，实际测量到频谱中的主要成分有：７１Ｈｚ、１４２Ｈｚ、２１３Ｈｚ、 １ 陈大喜，朱铁光．大型回转机械诊断现场使用技术．２００２．６
故障原因分析：解体后发现外圈的滚道表面圆周方向上有
４ｃｍ 长度的擦伤带，由于装配不良造成径向游隙过大，导致了在
运行期间轴承的滚子在滚动过程中产生滑动而擦伤了外圈的滚
道表面。如果锥形轴套不到位或者锁紧螺母松动，都会造成锥形
轴套与轴承内圈配合不良，使轴承安装后的游隙偏大。
纠正措施：更换轴承，按照轴承安装要求重新安装轴承，注
诊断技术
机联接，两根输出轴分别与奇数机架和偶数机架联接，向轧机输
出转矩。
精轧机结构紧凑，各机架的伞齿轮箱零部件等不具备互换
性，且价格昂贵，备件量很少，设备一旦发生事故就很可能酿成
严重的后果，因此监测设备的运行状况并准确及时进行处理是
精轧机设备维护的重要内容。精轧机的监测主要包括振动、声
音、温度、润滑油品、轴承间隙变化等多方面进行跟踪检测，其中
７７５．３１Ｈｚ、９０４．４７Ｈｚ 分别对应该机架输出轴 ２×、６×、１２×和 １４×。