油液监测的应用--主排风机滑动轴承的故障诊断

一、引言

  滑动轴承，在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力，但起动摩擦阻力较大。

  滑动轴承是机器设备中常见的机械零件之一，是风机、电机等大型旋转机械中关键的摩擦副。从滑动轴承的磨损形式来看，主要有轻微磨损、严重磨损和划伤等形式。

  通过对大量失效滑动轴承的分析，造成非正常磨损的主因有以下几种：

  1、润滑不良。由于设计错误或维护失当造成滑动轴承在工作中供油不足，致使流体动力油膜破裂并导致擦伤，终咬死；或因为轴承在磨合后发生外部断油，如吸油网堵塞、油泵有缺陷、油路堵塞或泄漏和减压阀弹簧失效等引起润滑油循环中断，后造成失效。

  2、装配不正确或中心线偏移。它会使轴承的一端或局部发生严重磨损并产生高温，或由于受载不均而使磨损偏向一边。

  3、超载。由此引起的过热使金属发生疲劳，造成轴承表面金属表面破碎剥落。

  4、灰尘或外界杂质的进入。大而坚硬的灰尘颗粒进入轴承间隙会将较软的轴承表面划伤，或者颗粒沉嵌在较软的轴承表面上而拉伤轴颈。

  5、腐蚀。由于润滑油中的酸性物质引起轴承表面腐蚀，形成一种有细麻点的表面和大面积的轴承材料变质。此外油中空气泡的形成和崩溃也会导高的局部压力，即所谓“气蚀”作用，造成轴承表面局部疲劳和麻点。

二、故障诊断

  某厂有一台排风机，其主要参数为：主排风机排气量 21000m3 / min，风压 2000mmH2O，电动机功率 9300kW，滑动轴承采用铅基巴氏合金（含锡5% ～11%）衬套，它的抗镶嵌能力*，抗烧结能力、抗腐蚀能力及容不同轴能力都比较好。

  在使用的过程中，经常对其进行油样分析，2月初，发现其直读铁谱分析数据较前几次分析数据有明显上升趋势，特别是大磨粒读数DL有大幅度增加（ 表1），

  光谱分析中铅、锡元素含量较高。分析铁谱谱片上除少量正常滑动磨粒外，全长位置沉积有较多的有色金属颗粒，尺寸在 10 ～ 20µm，表面粗糙，为有粒状表面的团状物，其颜色较深，夹杂有蓝、紫色小斑点色彩，是一种有效的吸光体，在偏振光下没有明亮闪烁的光泽，在铁谱片上随机排列而沿磁力线方向排列，因而可以排除其作为黑色氧化物（FeO）的可能性。这些有色金属磨粒是来自滑动轴承上的巴氏合金，表明轴瓦有异常磨损出现，系润滑不良所致，于是对此提出警告。由于当时油液分析和振动分析是同步进行的，而振动分析结果表明各样点的振动值均在正常范围内，故点检方未采取任何措施。一个月后再次对其进行油液分析，采集了包括系统油箱在内的共计五个样点的油样进行全面分析，结果发现各样点的油样中均含有较多的巴氏合金磨料，表面有明显熔融现象，有的甚至已经成为球状，轴瓦的磨损有进一步发展的趋势，得出的结论依然是警告，并建议点检方停机检修，检查轴瓦等零部件的磨损状况。半个月后点检方对主排风机的轴瓦进行了拆检，发现4个样点的滑动轴承轴瓦均有不同程度的擦伤，巴氏合金表面都有明显的划痕，有的还出现了龟裂和剥落现象。经更换轴瓦并作适当调整后，工作正常。

  如果任其自然发展，将很可能出现咬死现象，并终导致电机烧毁事故。这是一例典型的通过油液监测技术能够比振动分析技术更早地预报故障隐患的案例，当时主排风机的故障还处于初期阶段，尚不至于引起大的振动值的变化，对现场所测振动值，没有进行频谱分析

三、结语

  滑动轴承在冶金机械中应用十分广泛，运用铁谱分析对其进行工况监测在理论上是可行的，它能够比振动分析技术更早地预报出故障的隐患，但在具体的实际应用过程中，由于其磨损量比较小，加上巴氏合金又是非铁磁性物质，而铁谱技术主要是对铁磁性物质反应灵敏，故其难度较大，这次通过油液监测技术准确的预报故障，是多年经验积累所产生的效应，具有重要的实际意义。