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        神華準(zhǔn)能煤礦吊斗鏟故障診斷分析

        2021-07-29 07:07:36郝曉東周曉明
        設(shè)備管理與維修 2021年9期
        關(guān)鍵詞:拖拉瞬態(tài)滾筒

        郝曉東,周曉明

        (艾默生過程控制有限公司,上海 201206)

        0 引言

        吊斗鏟是露天采礦作業(yè)的主要挖掘工具,也是目前使用的最大型挖掘設(shè)備。內(nèi)蒙古鄂爾多斯神華準(zhǔn)能煤礦礦坑中運行的吊斗鏟(圖1)工作環(huán)境惡劣,吊斗鏟工作時的重載電機和齒輪箱時刻處于較大變載荷工況下運行,復(fù)雜苛刻的工況使得吊斗鏟拖拉滾筒和提升滾筒軸承、齒輪箱齒輪和軸承、電機軸承等部件易發(fā)生突發(fā)性損壞,加速部件損壞,造成非計劃性停機,給煤礦生產(chǎn)造成了不必要的經(jīng)濟損失。

        圖1 吊斗鏟作業(yè)現(xiàn)場

        為了避免吊斗鏟出現(xiàn)非計劃性停機,更好把握吊斗鏟的健康狀態(tài),實現(xiàn)吊斗鏟全生命周期的管理,準(zhǔn)能煤礦于2019 年利用AMS(CSI)2140 振動分析儀對吊斗鏟進行振動信號的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備狀態(tài)分析,準(zhǔn)確檢測出吊斗鏟拖拉滾筒振動異常,判斷拖拉滾筒滾動軸承存在故障,經(jīng)檢修驗證了振動分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        1 吊斗鏟拖拉滾筒振動故障分析

        1.1 設(shè)備概況

        吊斗鏟作業(yè)過程中,拖拉滾筒負載較大,轉(zhuǎn)速較低,無穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。拖拉滾筒軸承為圓柱滾子軸承FAG 809482,使用加速度傳感器測量拖拉滾筒驅(qū)動端(電機側(cè))和拖拉滾筒非驅(qū)動端(滾筒側(cè))水平方向瞬態(tài)PeakVueTM振動數(shù)據(jù)。

        圖2 拖拉滾筒測點布置

        1.2 CSI 專利技術(shù)峰值檢測(PeakVueTM 技術(shù))

        PeakVueTM技術(shù)是一種應(yīng)力波技術(shù)。金屬之間的磨碰和沖擊會產(chǎn)生應(yīng)力波,比如因軸承外圈損傷導(dǎo)致軸承油膜失效引起的滾動體與外圈碰撞產(chǎn)生的應(yīng)力波。應(yīng)力波頻率成分高,易衰減,能量較低,一般隱藏在背景噪聲能量中,使用常規(guī)的振動采集方法很難捕捉。PeakVueTM技術(shù)專門用于捕捉應(yīng)力波,其擁有102 400 Hz的高頻采樣技術(shù)和快速的數(shù)據(jù)處理能力,將采集的數(shù)據(jù)進行峰值提取,獲得PeakVue(峰值)時域波形,然后通過FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)得到PeakVue 頻譜,因此PeakVueTM技術(shù)能夠更準(zhǔn)確地顯示損壞根源和故障的嚴(yán)重程度。

        PeakVue 采用固定的102 400 Hz 采樣頻率采集沖擊信號,因此不受采樣定律的限制,高速和低速設(shè)備均可使用。

        1.3 高級瞬態(tài)功能模塊

        使用先進的瞬態(tài)分析功能,可以長時間記錄原始振動信號,供后處理和分析使用,對于渦輪機組、設(shè)備啟停機或短周期工作循環(huán)機械等的診斷相當(dāng)必要。AMS(CSI)2140 是將瞬時波形數(shù)據(jù)作為一個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊采集下來,而不是采集成多個較短的數(shù)據(jù)塊再用軟件拼接起來。這種連續(xù)的數(shù)據(jù)可確保在采集或診斷過程中不遺漏任何數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)可直接在AMS(CSI)2140 中查看,同時可以用AMS 設(shè)備健康管理系統(tǒng)實況回放。

        針對低速重載吊斗鏟設(shè)備,AMS(CSI)2140 高級瞬態(tài)功能模塊可以同步采集長時間的連續(xù)時域波形數(shù)據(jù)和PeakVue 數(shù)據(jù),用于分析低速重載設(shè)備的軸承狀態(tài)非常有效。神華準(zhǔn)能煤礦吊斗鏟的振動檢測,就是使用高級瞬態(tài)功能模塊進行數(shù)據(jù)采集。

        2 振動分析

        2.1 拖拉滾筒驅(qū)動側(cè)(電機側(cè))軸承

        圖3 為吊斗鏟拖拉滾筒驅(qū)動側(cè)軸承2019 年4 月17 日采集的瞬態(tài)數(shù)據(jù),PeakVue 波形中存在顯著的周期性沖擊特點,沖擊幅值約為1.9 G’s,沖擊周期約為0.168 s(5.95 Hz)。因此可以得出結(jié)論:拖拉滾筒驅(qū)動側(cè)軸承處于中晚期損傷。

        圖3 拖拉滾筒驅(qū)動側(cè)軸承PeakVue 瞬態(tài)時域波形

        2019 年12 月檢修吊斗鏟滾筒,拆下軸承后發(fā)現(xiàn)軸承滾道存在顯著剝落并有較深的劃痕(圖4)。

        圖4 拖拉滾筒驅(qū)動端檢修結(jié)果

        2.2 拖拉滾筒非驅(qū)動側(cè)軸承

        圖5為吊斗鏟拖拉滾筒非驅(qū)動端2019 年4 月采集的PeakVue 瞬態(tài)數(shù)據(jù)。PeakVue 波形中存在周期性沖擊信號,但高沖擊部分的周期較長,約6 s,應(yīng)該不屬于軸承問題,初步判定是滾筒啟停時產(chǎn)生的沖擊,與該軸承間隙過大有關(guān)。因此得出結(jié)論:軸承早期故障。

        圖5 拖拉滾筒非驅(qū)動側(cè)軸承PeakVue 瞬態(tài)時域波形

        2019 年12 月對吊斗鏟滾筒檢修,拆下軸承后發(fā)現(xiàn)軸承滾道存在輕微銹蝕和壓痕(圖6),相較驅(qū)動側(cè)軸承,該軸承整體狀態(tài)良好,未見明顯損傷。

        圖6 拖拉滾筒非驅(qū)動側(cè)檢修結(jié)果

        3 結(jié)論

        (1)較低轉(zhuǎn)速、高負載,短期內(nèi)變速循環(huán)作業(yè)的吊斗鏟設(shè)備,使用PeakVue 瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集方式,可以得到軸承故障的沖擊特征,并能區(qū)別工況沖擊引起的沖擊特征。

        (2)使用AMS(CSI)2140 振動分析儀的PeakVueTM技術(shù),結(jié)合PeakVue 瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊,可以準(zhǔn)確把握類似吊斗鏟低轉(zhuǎn)速設(shè)備的軸承故障特點,準(zhǔn)確把握軸承損傷的嚴(yán)重程度,以提高設(shè)備運行的可靠性。

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