巴 鑫

（神華烏海能源西來(lái)峰煤化公司 內(nèi)蒙古烏海）

皮帶機(jī)在煤礦、港口、碼頭中廣泛采用，皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)直接影響生產(chǎn)。設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)檢及重點(diǎn)設(shè)備全過(guò)程管理，從而克服傳統(tǒng)點(diǎn)檢存在的不足，在提高工作效率和管理水平的同時(shí)，為點(diǎn)檢員和設(shè)備管理人員提供更多支持。利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)能夠迅速查明設(shè)備隱患、故障部位和程度，為設(shè)備管理方實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的維修決策提供參考依據(jù)，做到維修計(jì)劃有的放矢，減少檢修時(shí)間，減少設(shè)備備品備件的數(shù)量，減少資金的占用，提高設(shè)備的維修水平。

1.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)皮帶機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)以及皮帶機(jī)的功能，設(shè)計(jì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）在線監(jiān)測(cè)采集儀。采用“小神探”在線監(jiān)測(cè)采集儀用于采集振動(dòng)傳感器拾取到的模擬信號(hào)，并作數(shù)字化處理（隔直、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、積分等），得到有效的振動(dòng)量和波形，進(jìn)行一系列的計(jì)算判斷是否報(bào)警。在采集儀中會(huì)存儲(chǔ)最近一段時(shí)間連續(xù)采集的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)既定數(shù)據(jù)篩選規(guī)則，將篩選數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器中。

（2）PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取。對(duì)于原始和變送后信號(hào)以及設(shè)備過(guò)程量信號(hào)（工況轉(zhuǎn)變啟停信號(hào)居多），一般通過(guò)PLC系統(tǒng)的不同輸出單元給出，必須經(jīng)過(guò)隔離保護(hù)傳遞給在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集儀，實(shí)現(xiàn)有條件采集數(shù)據(jù)，從而獲得有利于設(shè)備狀態(tài)評(píng)估的有效數(shù)據(jù)。

（3）DCS數(shù)據(jù)獲取。對(duì)于某些設(shè)備的物理量監(jiān)測(cè)信號(hào)（如溫度、電流、壓力等）和過(guò)程量信號(hào)，一般通過(guò)DCS的軟件接口給出，必須經(jīng)過(guò)防火墻等隔離保護(hù)后，傳遞給設(shè)備綜合信息管理平臺(tái)系統(tǒng)。完善數(shù)據(jù)種類，從而有利于設(shè)備狀態(tài)評(píng)估。

圖1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)層級(jí)圖

圖2 測(cè)點(diǎn)布置示意圖

表1 各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值

（4）接口1。將設(shè)備綜合信息管理平臺(tái)系統(tǒng)中對(duì)于設(shè)備狀態(tài)得出的報(bào)警信息（特別是預(yù)警信息）傳遞給PI系統(tǒng)（生產(chǎn)信息系統(tǒng)），可被生產(chǎn)運(yùn)行方或者調(diào)度方利用，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，降低設(shè)備超負(fù)荷或疲勞使用的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）接口2。建立設(shè)備綜合信息管理平臺(tái)系統(tǒng)與EAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口，主要解決設(shè)備異常和故障的處理流程。通過(guò)觸發(fā)EAM產(chǎn)生相應(yīng)的工單，通知檢修方完成，并將結(jié)果反饋到設(shè)備綜合信息管理平臺(tái)系統(tǒng)中，關(guān)閉報(bào)警，形成閉環(huán)管理。

2.應(yīng)用實(shí)例

對(duì)皮帶機(jī)滾筒傳動(dòng)裝置中電機(jī)、齒輪箱進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，各測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示，所測(cè)振動(dòng)值見(jiàn)表1。測(cè)量數(shù)值類型為頻譜總振動(dòng)量，速度頻譜采樣頻率2 000 Hz，加速度采樣頻率5 000 Hz。從測(cè)量數(shù)據(jù)中可以看出，電機(jī)兩側(cè)軸承座振動(dòng)速度總量較大，有較大的振動(dòng)異常存在。齒輪箱測(cè)點(diǎn)存在振動(dòng)速度值超標(biāo)。

現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集電機(jī)負(fù)荷側(cè)水平速度頻譜如圖3所示，可見(jiàn)明顯的電機(jī)軸轉(zhuǎn)頻及其多階倍頻分量，電機(jī)軸轉(zhuǎn)頻的2、3、4倍頻振動(dòng)分量均較大，且波形形態(tài)存在波峰翻倍、規(guī)律性重復(fù)，伴有低頻調(diào)制現(xiàn)象，表明電機(jī)與齒輪箱之間聯(lián)軸器不對(duì)中較嚴(yán)重及存在其他異常。

電機(jī)負(fù)荷側(cè)垂直方向振動(dòng)速度頻譜如圖4所示，可看到除了有不對(duì)中的典型頻譜外，525 Hz附近的振動(dòng)分量較大。對(duì)加速度頻譜做進(jìn)一步分析判斷，在加速度頻譜上，524.186 Hz及其諧波分量突出，并可看到以524.186 Hz為中心頻率，25 Hz（電機(jī)軸轉(zhuǎn)頻）為間隔的邊頻帶出現(xiàn)。認(rèn)為是相互嚙合的兩個(gè)齒輪中可能已經(jīng)有齒面缺陷早期征兆，即電機(jī)軸每旋轉(zhuǎn)1圈均會(huì)在每個(gè)齒嚙合處出現(xiàn)該缺陷引起的振動(dòng)。

圖3 電機(jī)負(fù)荷側(cè)水平方向振動(dòng)速度頻譜和波形

圖4 電機(jī)負(fù)荷側(cè)垂直方向振動(dòng)速度頻譜和波形

3.結(jié)論

由于電機(jī)的兩側(cè)軸承座速度振動(dòng)總量較大，頻譜中以電機(jī)的轉(zhuǎn)頻及其倍頻為主，判斷為對(duì)中情況不良；齒輪箱的測(cè)點(diǎn)普遍存在速度振動(dòng)值超標(biāo)情況，且電機(jī)側(cè)的水平和垂直方向測(cè)點(diǎn)的加速度值以及其他軸的軸向測(cè)點(diǎn)加速度值也較大，并有明顯的高頻振動(dòng)分量存在。判斷為齒面、齒輪嚙合存在間隙。通過(guò)對(duì)中調(diào)整和齒輪箱開(kāi)蓋檢查并緊固旋轉(zhuǎn)接觸面，振動(dòng)值明顯下降，設(shè)備恢復(fù)正常。

1 張建宇，高立新，崔玲麗等.基于小波變換的軋機(jī)振動(dòng)信號(hào)降噪技術(shù)研究.振動(dòng)與沖擊，2007，26（5）：71-73

2 張曉彤，徐金梧，楊德斌.大型連軋機(jī)傳動(dòng)齒輪在線故障診斷方法研究.鋼鐵，2001，36（3）：5-63