袁斯殷

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高清檢測(cè)技術(shù)對(duì)低壓供料器狀態(tài)監(jiān)控效果淺析

袁斯殷

Sodra Cell Monsteras紙漿廠是瑞典最大的紙漿廠之一，現(xiàn)以該紙漿廠1臺(tái)持續(xù)作業(yè)的煮漿設(shè)備為例，對(duì)其低壓供料器軸承狀態(tài)的檢測(cè)和監(jiān)控實(shí)施方法加以研究探討，以供借鑒。

通常，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)此類設(shè)備的軸承狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并不容易，存在如下困難。

其一，約29r/min的低速運(yùn)轉(zhuǎn)；

其二，壓力脈沖形成的高檢測(cè)值；

其三，軸承和軸承座需要在軸承保持器上進(jìn)行軸向移動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)這種移動(dòng)，需要在軸承座和軸承保持器中間加上油脂，這會(huì)減弱軸承狀態(tài)信號(hào)。

然而，使用SPM高清檢測(cè)技術(shù)，并綜合分析軸承信號(hào)傳送至傳感器時(shí)的減弱規(guī)律，有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。此外，由于壓力脈沖會(huì)造成高檢測(cè)值，所以不能以基礎(chǔ)的檢測(cè)趨勢(shì)來(lái)設(shè)置警報(bào)裝置，而是要根據(jù)軸承的癥狀作出預(yù)警，從而對(duì)軸承狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)。

只要把測(cè)試器安裝在進(jìn)料器上，在檢測(cè)結(jié)果中就會(huì)顯示出清晰的外環(huán)模式。高動(dòng)態(tài)和精確的檢測(cè)技術(shù)使軸承狀態(tài)檢測(cè)變得可行。當(dāng)然，由于存在其他監(jiān)測(cè)因素的影響，軸承變化的實(shí)際檢測(cè)數(shù)值可能會(huì)比預(yù)想值略低。

項(xiàng)目實(shí)施背景

低壓供料器是工廠設(shè)計(jì)中蒸煮流程的重要組成部分。受益于低壓供料器和汽蒸槽的巧妙設(shè)計(jì)，工廠最新型蒸煮流程得以完善。其中，低壓供料器的作用是把木片從工序的入口推送到汽蒸槽，汽蒸槽內(nèi)的氣壓是入口處氣壓的2倍（圖1）。供料器里的轉(zhuǎn)子有5個(gè)刀片（圖2），轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速約為29r/min。

圖1　持續(xù)蒸煮設(shè)備的簡(jiǎn)化流程

圖2　木片在氣壓作用下進(jìn)出轉(zhuǎn)子示意圖

為了在供料器轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磨損后能夠及時(shí)縮小轉(zhuǎn)子和供料箱之間的縫隙，低壓供料器中的軸承座采用了軸承在軸承保持器上可進(jìn)行軸向移動(dòng)的設(shè)計(jì)方案（圖3）， 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)供料器非運(yùn)行端轉(zhuǎn)輪，將圓錐轉(zhuǎn)子送入供料箱，從而實(shí)現(xiàn)縮小間隙的功能。

圖3　軸承及軸承保持器和軸承座裝配圖

實(shí)施目的及相關(guān)設(shè)置

根據(jù)SPM和Sodra Cell Monsteras之間供料器軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性分析，將選定測(cè)試設(shè)備安裝在Sodra Cell Monsteras工廠的低壓和高壓供料器上進(jìn)行檢驗(yàn)，最終對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)作出檢驗(yàn)結(jié)論。

檢測(cè)系統(tǒng)配置如圖4所示，在供料器軸承座上安裝1套Intellinova Compact INS18在線系統(tǒng)和兩個(gè)沖擊脈沖傳感器，并安裝1個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換器配合階次跟蹤檢測(cè)器的使用。

圖4　系統(tǒng)配置

狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備檢測(cè)設(shè)置如下。

檢測(cè)時(shí)間：和FFT檢測(cè)時(shí)間一致；上限頻率數(shù)：100次；譜線：3200；增強(qiáng)信號(hào)的因素：5；檢測(cè)間隔：1h。

檢測(cè)過(guò)程及結(jié)論

低壓供料器的讀數(shù)由轉(zhuǎn)子的葉片數(shù)量及其諧波控制。此類典型供料器有5個(gè)葉片，檢測(cè)數(shù)值中可以看到相關(guān)脈動(dòng)結(jié)果。某些讀數(shù)顯示外環(huán)（BPFO，軸承外環(huán)軌道損壞頻率）信號(hào)圖像如圖5所示（底部是BPFO信號(hào)趨勢(shì)）。

圖5　低壓供料器彩色頻譜

通過(guò)HDm/HDc趨勢(shì)和BPFO狀態(tài)趨勢(shì)圖（圖6）可以看到1條高水平且穩(wěn)定的HDm/HDc趨勢(shì)線，這些高水平是在轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)入和離開各自壓力空間時(shí)產(chǎn)生的。很顯然，軸承的故障無(wú)法借助HDm/HDc趨勢(shì)進(jìn)行測(cè)算；而在對(duì)BPFO信號(hào)趨勢(shì)加以分析時(shí)，則不難發(fā)現(xiàn)：軸承的故障是可以比較明顯地體現(xiàn)出來(lái)的（在BPFO高值點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)外環(huán)軌道的部分金屬零件松動(dòng)）。在趨勢(shì)線的高水平點(diǎn)顯示，外環(huán)軌道有部分是不牢固的。如果更多的部分松散，軸承就會(huì)產(chǎn)生鋒利的邊緣，BPFO趨勢(shì)線就會(huì)再次上升。如果滾軸可以緩解軌道的松動(dòng)，則不會(huì)出現(xiàn)高檢測(cè)值。

圖6　HDm/HDc趨勢(shì)和BPFO狀態(tài)趨勢(shì)

綜上所述，雖然目前的軸承檢測(cè)水平相對(duì)較低，但是在添加其他的檢測(cè)因素后，卻可以極大的改變現(xiàn)狀。如圖7所示，對(duì)上述檢測(cè)系統(tǒng)要求更換的軸承進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢修，在該軸承外環(huán)發(fā)現(xiàn)較大的碎片。

圖7　低壓供料器的非驅(qū)動(dòng)端軸承

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