摘要：文章以硅钢热处理生产线某风机轴承箱典型隐蔽故障为研究对象，通过对采集的振动检测数据展开深入分析，发现频谱图中的特征故障频率与轴承外圈特征故障频率高度吻合。进一步结合轴承座振动相位特征分析，最终精准定位故障根源为轴承外圈损伤。通过对轴承箱解体检修验证后，针对性制定并落实检修措施，最终消除故障，保障了工业生产线稳定运行。文章研究结果为工业生产线同类设备隐蔽故障的诊断与处置，提供了可行的借鉴与技术参考。

　　关键词：轴承箱；振动；频谱分析

　　生产实践表明，在机电设备运行过程中，设备早期故障隐患及细微缺陷，几乎无法通过人体感官识别，即便部分故障表观特征显著，也难以深入定位其故障根源，但此类隐患、缺陷及故障的信息往往会通过振动的方式表现出来。因此，通过对机电设备振动的速度频谱、能量、加速度等特征参数及无量纲指标开展系统分析，设备操作人员可精准判断设备存在的缺陷、隐患及其轻重程度，为设备的早期预防性维修、中后期的故障点的查找和处理，提供更加科学的手段。

　　文章以硅钢热处理生产线上的某加热炉助燃风机轴承箱故障为研究对象，采用振动测量和分析的方法，精确定位和判断故障点，最终通过检修针对性地消除故障，为工业生产线上类似设备较隐蔽故障的诊断提供参考。

　　1某加热炉助燃风机诊断案例分析

　　1.1风机概况

　　风机型号：9-19 No7.1D；叶片数：12；轴承型号：NSK/SKF/FAG 2316（M-C3）；额定转速：2950r/min；电机型号：Y250M-255kW；轴承相关参数，如表1、表2所示。

　　1.2检修前风机状况

　　8月17日风机垂直及轴向振动速度9.6mm/s，超过《机器振动分级表》ISO 2372规定的7.1mm/s；振动加速度达64m/s2，轴承有明显噪声。通过对垂直方向振动频谱分析，如图1、表3所示，发现260Hz、522.5Hz、782.5Hz频率点上振动速度较大，与轴承外圈特征频率258.95Hz及其2倍和3倍频十分接近，由此可知该风机靠联轴器侧的轴承外圈可能存在异常。

　　8月20日检修后，将该轴承箱下机拆解，发现轴承外圈内滚道有明显缺陷，如图2所示，分析原因为疲劳产生，与加速度值大的特征相符［1］。此外，发现多个滚动体表面有点蚀，其中一个表面出现了剥落。

　　1.3第一次检修后风机状况

　　8月20日检修更换了线下的一套轴承箱，更换的新轴承采用FAG 2316M-C3，铜保持架。因为以前出现过温度高、磨保持架的情况，所以这次选用了C3游隙轴承。采用热装法，当时气温37℃左右，轴承加热温度设定为95℃,轴承装配全程受控。

　　风机投入运行第二天（8月21日），两个测点的振动及温度检测数据，如表5、表6所示。由于新轴承有1~2天磨合期，第二天发现测点1的温度已降下来，测点2温度依旧高，且加速度数值也在上升。测点2为定位端，轴承孔带止口，怀疑轴向被压死。因机组已经生产，只能继续观察。风机前期运行平稳，声音正常。频谱图上除了工频及其倍频外，还有260Hz（262.5Hz）频率，且有增大趋势。

　　风机投入运行第五天（8月24日），两个测点的振动及温度检测数据，如表7、表8所示，温度依旧高，加速度持续升高，轴承箱声音略微变大。频谱图上除了工频及其倍频外，有260Hz（262.5Hz）频率，且该频率分量仍在增大。

　　风机投入运行第八天（8月27日），两个测点的振动及温度检测数据，如表9、表10所示，加速度计在上升，轴承箱处声音变大，振动值一直比较平稳。频谱图上除了工频及其倍频外，有260Hz（262.5Hz）频率。

　　风机投入运行第十天（8月29日），两个测点的振动及温度检测数据，如表11、表12所示，260Hz频率点的幅值明显上升，已经达到了和工频相当的程度。针对频谱上出现的260Hz频率点，对照2316轴承各部件的通过频率（表2），发现和轴承外圈的通过频率258.95~268Hz很接近，疑似轴承外圈有缺陷或受其他因素影响导致出现外圈通过频率。

　　1.4第二次检修

　　8月30日至9月8日，机组执行计划停机。停机期间，寻找260Hz频率来源，打开轴承箱上盖，发现定位侧的轴承和端盖之间完全贴紧，如图3所示，由此对风机定位端的端盖进行压铅，端盖与轴承箱之间铅条压扁厚度为0.52mm，端盖与轴承外圈之间铅条压扁厚度为0.18mm，由此可判断轴承外圈被端盖压死，间隙为-0.34mm，需要加垫片，调整间隙。

　　将轴承箱下机，送至专业单位上镗床进行检测，检测结果为孔不圆，上下尺寸为170+0.14mm，左右尺寸为170-0.06mm，圆度的误差达到0.2mm。

　　1.5检修措施

　　（1）考虑到此风机运转速度较高，在定位侧的端盖增加1片0.8mm垫片，测试外圈与端盖的间隙。此时定位侧的端盖与轴承外圈的理论间隙应为0.46mm，实际测量值为0.26mm。对自由侧的间隙也进行了相应的调整，留出了大约1mm的间隙。

　　（2）该轴承箱图纸孔公差为170J7，可允许-0.014mm~+0.026mm的间隙。对孔的两侧进行打磨处理，用0.05mm塞尺检查，再次测量，左右尺寸为170+0.03mm，基本符合要求。

　　（3）将该轴承箱回装，因上下尺寸偏大，安装轴承时采用圆柱固持胶填补间隙。

　　1.6效果验证

　　经过处理后的轴承箱上机后，风机运转平稳，声音和温度均正常，频谱较干净，未发现异常频率分量，加速度＜10m/s2。

　　（1）轴承箱孔上下尺寸为170+0.14mm，超出公差范围，在垂直方向存在间隙，验证了相位分析结果。

　　（2）轴承箱孔左右尺寸为170-0.06mm，是发生“夹帮”的原因，轴承外圈被孔夹住，滚动体运转不畅，验证了频谱图上出现轴承外圈通过频率260Hz，同时也解释了温度高的原因。

　　（3）轴承外圈被端盖压死是温度高的另一个原因。

　　（4）由于上述问题，所以虽然轴承振动烈度都不大，但加速度却很大，尤其是测点2加速度上涨了1.7倍。这也充分印证了加速度能够反映轴承运行状况，对预判设备早期故障有着重要的参考意义。

　　2结语

　　文章以助燃风机轴承箱故障为案例，通过跟踪记录检修前、后的设备状态，以丰富翔实的数据，证明了振动分析在轴承箱类设备的故障诊断中，具有较高的准确性，可以为在线运转设备的故障判断提供相应的依据。通过这种科学的检测和分析手段，使得轴承箱类设备故障的预防成为可能，并且更加具有客观性，而不再是仅仅依靠主观判断。当然，现场设备的故障复杂，单纯根据振动数据来判断故障是不够的，还需要积累充足的现场经验和科学的检测手段相互印证，才能更加准确地找出故障点，为检修和维护提供宝贵的指导意见。

参考文献

　　［1］赵泉静.CA机组风机故障预防［J］.武钢技术，2014，52（1）：52-55.

　　［2］黄志坚，高立新，廖一凡.机械设备振动故障监测与诊断［M］.北京：化学工业出版社，2010.