滚动轴承与冲击脉冲2010

1、设备状态诊断方案设备状态诊断方案方案实施的技术和策略方案实施的技术和策略滚动轴承监测的常规检测手段和故障分类滚动轴承监测的新技术-SPM冲击脉冲技术 Reactive (Break-Down) Maintenance Preventive Maintenance (PM) Predictive Maintenance (PdM) Proactive Maintenance (PAM)Reactive (Break-Down) Maintenance“任其损坏任其损坏”优点：优点： 不必投资在状态监测上不必投资在状态监测上 不会出现过度维修不会出现过度维修 适用于少数非重点设备适用于少数非重点设

2、备缺点：缺点： 无法预测事故停机无法预测事故停机 产生设备二次损坏及灾难性后果产生设备二次损坏及灾难性后果 生产损失生产损失 高额维修费用高额维修费用 管理失控管理失控急诊室急诊室2001年年8月月16日安装在线监控系统日安装在线监控系统2001年年8月月21日日TC1轴承失效轴承失效 (已使用已使用10,000 小时小时)事后维修的代价事后维修的代价在线系统安装后，在线系统安装后，TC1即处于红区，即处于红区， TC2、 TC3处于绿区；处于绿区；轴承冲击脉冲值开始时为轴承冲击脉冲值开始时为 88 dBsv (报警极限为报警极限为 85 dBsv) 失失效时为效时为 96 dBsv. 在海上

3、更换轴承，耽搁时间在海上更换轴承，耽搁时间二次损伤，造成叶片和迷宫密封损伤二次损伤，造成叶片和迷宫密封损伤 (价值价值$180,000)到达港口后，更换整个轴系，浪费时间到达港口后，更换整个轴系，浪费时间 Preventive Maintenance“定期体检定期体检”优点：优点： 维修以可控制的方式在方便的时间进行维修以可控制的方式在方便的时间进行 减少意外事故，有效避免灾难性事故减少意外事故，有效避免灾难性事故 可更好的控制备件，节约资金可更好的控制备件，节约资金缺点：缺点： 状态良好的设备也被频繁检修（维修过盛）状态良好的设备也被频繁检修（维修过盛） 失修与欠修失修与欠修计划外故障停机计

4、划外故障停机 体检室体检室故障机率故障机率改进故障认知模式改进故障认知模式“浴盆浴盆”曲线值得信赖吗？曲线值得信赖吗？老话期运行期调试磨合期故障随机发生故障随机发生初期初期后期后期Predictive Maintenance“没有故障就不修没有故障就不修”优点：优点： 减少意外停机减少意外停机 仅在需要时购买和使用所需备件仅在需要时购买和使用所需备件 只需在适当时候进行维修只需在适当时候进行维修缺点：缺点： 监测仪器、系统、服务、人员花费监测仪器、系统、服务、人员花费 不能延长设备寿命不能延长设备寿命监测室监测室2001年年3月安装月安装2003年年1月更换月更换总运行时间总运行时间: 22

5、个月个月新轴承新轴承新轴承新轴承预测维修经济效益评估预测维修经济效益评估VTR 714轴承每套 USD 20,000 to 25,000VTR 714轴系每套 USD 120,000 to 150,000更换轴承推荐时间为 10,000 小时 (16个月)17 条船，实行状态监测4 年轴承更换时间 由10,000小时提高到20,000(有些轴承达到 30,000 小时)总的价值：总的价值：17 x 3 台涡轮增压器 x USD 20,000 = USD 1,020,000 没有包括节省时间与人工的效益及二次损伤费用没有包括节省时间与人工的效益及二次损伤费用状态监测的目的状态监测的目的保护系统保

6、护系统保障运行，避免事故造成二保障运行，避免事故造成二次损伤次损伤预知维修预知维修提前预警，减少非计划停机提前预警，减少非计划停机事件事件故障诊断故障诊断指导维修进程，实施精密维指导维修进程，实施精密维修修根源分析根源分析有目的地提高设备可靠性有目的地提高设备可靠性振动超标振动超标应停机检修应停机检修设备预警健康寿命约8周，请在此期间安排维修更换电机驱动端轴承，非驱动端改善润滑，并精密对中与轴承商商洽如何改善轴承品质维修部，李工维修部，李工可靠性部，王工可靠性部，王工对中不良对中不良温度过高温度过高耦合不良耦合不良齿轮损坏齿轮损坏轴承损坏轴承损坏不平衡不平衡 滑动轴承滑动轴承 油膜轴承油膜轴承

7、 自润滑轴承自润滑轴承滚动轴承滚动轴承高速轴承高速轴承低速轴承低速轴承大于大于600 r/min小于小于600 r/min滑动轴承滑动轴承轴承的分类轴承的分类轴承的故障分类轴承的故障分类 滚动轴承滚动轴承疲劳剥落疲劳剥落磨损磨损塑性变形塑性变形锈蚀锈蚀断裂断裂胶合胶合保持架损坏保持架损坏 滑动轴承滑动轴承巴式合金松脱巴式合金松脱巴式合金损坏巴式合金损坏轴承壳体配合松动轴承壳体配合松动轴承间隙过大轴承间隙过大滑动轴承滑动轴承听音法测温法油液检测法频谱分析法滚动轴承滚动轴承v 高速轴承高速轴承听音法听音法测温法测温法油液检测法油液检测法峰值能量法峰值能量法频谱分析法频谱分析法冲击脉冲法冲击脉冲法v

8、 低速轴承低速轴承冲击脉冲法冲击脉冲法声发射法声发射法频谱分析法频谱分析法 听音法听音法 测温法测温法 油液检测法油液检测法 声发射法声发射法 峰值能量法峰值能量法 频谱分析法频谱分析法 冲击脉冲法冲击脉冲法EVAMMethodSPM MethodVibration Severityv 采集高频加速度信号判断轴承好坏；采集高频加速度信号判断轴承好坏；v 从振动的角度来说，轴承的故障为高频故障，从振动的角度来说，轴承的故障为高频故障，一般轴承的故障频率在一般轴承的故障频率在300Hz300Hz以上。以上。v 直接给出良好、轻微故障、严重故障评判。直接给出良好、轻微故障、严重故障评判。v利用专利的

9、应力数评判法，检测轴承故障；利用专利的应力数评判法，检测轴承故障；v无需参数输入，如转速、尺寸；无需参数输入，如转速、尺寸；v不仅可以诊断常规轴承，还可以检测止推轴承故障；不仅可以诊断常规轴承，还可以检测止推轴承故障；v特别适用于低速轴承的故障检测；特别适用于低速轴承的故障检测； 冲击脉冲法冲击脉冲法SPM专利技术冲击脉冲方式冲击脉冲方式振动和冲击脉冲的区别振动和冲击脉冲的区别冲击脉冲高频、低能信号冲击脉冲高频、低能信号振动低频、高能信号振动低频、高能信号冲击脉冲信号处理过程冲击脉冲信号处理过程dBm / dBcTLR / HRAdBcdBmHRLR40 shocks / sec1000 sh

10、ocks / sec200 shocks / sec冲击脉冲的计数冲击脉冲的计数状态值状态值.COND No.35 - 60 红区红区above 5 std21 - 34 黄区黄区3 - 5 std0 - 20绿区绿区up to 3 stdtime轴承损坏 缺油 安装不良SPM冲击脉冲监测冲击脉冲监测充分的预警时间充分的预警时间智能的轴承状态评估智能的轴承状态评估Evaluation frame,depending on TYPECOMP = CompensationCondition:red-bad, CODE Dyellow -caution, CODE B, Cgreen-good, C

11、ODE A Bearing data NORM -ISO xx100 TYPE 3rpm COMP 4Dm 87 mmLR/HR readingBasic data 2, AnalyzerBasic data 1, Analyzer Bearing data NORM 18 ACC3 TYPE 1 TLTon COMP 4 SPM CODE AACC3 LUB 4LR27 COND -HR23 LR/HR独有的轴承寿命评估独有的轴承寿命评估独有的独有的SPM频谱分析频谱分析专利的专利的“EVAM”方法方法60504030201001000 Hz振动总量VelAcc冲击CrestKurtSkew

12、摩擦 NL1NL2NL3NL4征兆齿轮啮合不平衡不对中轴承润滑状态代码轴承润滑状态代码 Lub No.Lub 0 干摩擦状态干摩擦状态Lub 1-2 边缘润滑状态边缘润滑状态Lub 3-4 良好润滑状态良好润滑状态滚珠轴承滚珠轴承Lub2以上为好以上为好 , 滚柱轴承滚柱轴承Lub4以上为好以上为好粘度粘度润滑油润滑油温度温度润滑油润滑油供给量供给量静载和动载静载和动载预紧力预紧力对中程度对中程度轴轴/轴承座加工精度轴承座加工精度轴承的精度轴承的精度总载荷总载荷转速转速油膜质量油膜质量表面粗糙度表面粗糙度清洁度清洁度润滑油膜厚度润滑油膜厚度1 x L10 x LTime919495969798

13、9940080012001600200024007801280146016802040608010012014084108124104623826Total of bearings ( Total of components) PCQty. of consumed bearingESM 1: 轴承的用量轴承的用量YearTotal of bearings (Total of compoents)Qty. of consumed lubricants KgESM 2：轴承的用量轴承的用量Year919495969798994008001200160020002400780128014601680

14、200400600800100012001400480750864360大量实验证明：大量实验证明：u 轴承正常寿命为轴承正常寿命为5000-500005000-50000小时；小时；u 当冲击脉冲值达到当冲击脉冲值达到6060分贝分贝时，时， 轴承寿命终结。轴承寿命终结。不不同同阶阶段段的的冲冲击击脉脉冲冲图图新出厂的电机安装新出厂的电机安装SPM测试适配螺钉测试适配螺钉ABB电机案例分析案例分析1案例分析案例分析2案例分析案例分析3案例分析案例分析4案例分析案例分析5案例分析案例分析6案例分析案例分析7冲击脉冲的核心技术冲击脉冲的核心技术冲击脉冲频谱冲击脉冲频谱SPM Spectrum冲击

15、脉冲传感器冲击脉冲传感器020406080100202xnn0100200300400500600700800900100000.20.40.6 t0.000010.000020.16 00.0050.010.0150.020.0250.030.035202轴承损伤轴承损伤不平衡不平衡不平衡不平衡轴承故障轴承故障HzTranscientsResonance00.0050.010.0150.020.0250.030.035202 t0.000010.000020.16 00.0050.010.0150.020.0250.030.035202UnbalancePeaks around the re

16、sonans frequencyBand pass filter在共振频率区进行包络在共振频率区进行包络020406080100202xnn0500011041.510421042.510431043.5104410400.05Hz 0 .100 .1Signal after band pass filter 0 .1After rectifying001.After envelopingPeak detection00 .1t0.000010.000020.16 00.0050.010.0150.020.0250.030.035202Bearing damageBearing damageI

17、I. Frequency domain00 .1dBmdBcI. Time domain (SPM)00 .1BDMVDMTMMBDM轴承监测轴承监测振动监测振动监测温度监测温度监测4-20 mAPLCCMM Measuring logic Alarm logic Power supplyPLC Measuring logic Alarm logic Power supply4-20 mArelays总量振动监测总量振动监测冲击脉冲监测冲击脉冲监测Measuring parametersMeasuring parameters2#轴承失效轴承失效1#轴承报警轴承报警振值上升振值上升88dBsv

18、96dBsv1.8mm/s3.2mm/s53dBsv71dBsv 启动变速箱 静液压变速箱 前、后通风机 启动发电机 励磁电机 启动变速箱过桥轴轴承启动变速箱过桥轴轴承整备车间的检测工程师检测发现该轴承冲击脉冲报警，分别在3月20日和27日检测到轴承故障征兆，反馈到检修车间，没有得到重视，仅作润滑处理，虽然28日检测冲击脉冲数值有下降，但是仍然红色报警。 麻烦来了 4月5日该机车发生严重的齿轮箱事故，被迫甩车 开箱检查，发现轴承严重损伤所导致！ 看看检测到的数据看看检测到的数据 3月月20日冲击脉冲频谱日冲击脉冲频谱3月月28日频谱显示故障已恶化日频谱显示故障已恶化3月月27日冲击脉冲频谱日冲击脉冲频谱难点：难点： 转速高转速高 变速变速 高温高温 滑动轴承滑动轴承出现不平衡症状的增压器出现不平衡症状的增压器机车走行部机车走行部主轴轴承主轴轴承变速箱齿轮变速箱齿轮电机轴承电机轴承顶轮检测顶轮检测,精密诊断轴承和齿轮状态精密诊断轴承和齿轮状态轴承和齿轮状态一目了然轴承和齿轮状态一目了然