在线监测诊断皮带机滚筒传动装置振动故障

巴 鑫

（神华乌海能源西来峰煤化公司 内蒙古乌海）

皮带机在煤矿、港口、码头中广泛采用，皮带机运行状态直接影响生产。设备在线监测系统实现设备点检及重点设备全过程管理，从而克服传统点检存在的不足，在提高工作效率和管理水平的同时，为点检员和设备管理人员提供更多支持。利用在线监测系统获取的数据能够迅速查明设备隐患、故障部位和程度，为设备管理方实现有针对性的维修决策提供参考依据，做到维修计划有的放矢，减少检修时间，减少设备备品备件的数量，减少资金的占用，提高设备的维修水平。

1.在线监测系统构成

根据皮带机设备的特点以及皮带机的功能，设计在线监测系统层级结构如图1所示。

（1）在线监测采集仪。采用“小神探”在线监测采集仪用于采集振动传感器拾取到的模拟信号，并作数字化处理（隔直、放大、滤波、模数转换、积分等），得到有效的振动量和波形，进行一系列的计算判断是否报警。在采集仪中会存储最近一段时间连续采集的数据，然后依据既定数据筛选规则，将筛选数据上传到服务器中。

（2）PLC系统数据获取。对于原始和变送后信号以及设备过程量信号（工况转变启停信号居多），一般通过PLC系统的不同输出单元给出，必须经过隔离保护传递给在线监测数据采集仪，实现有条件采集数据，从而获得有利于设备状态评估的有效数据。

（3）DCS数据获取。对于某些设备的物理量监测信号（如温度、电流、压力等）和过程量信号，一般通过DCS的软件接口给出，必须经过防火墙等隔离保护后，传递给设备综合信息管理平台系统。完善数据种类，从而有利于设备状态评估。

图1 在线监测系统层级图

图2 测点布置示意图

表1 各测点振动值

（4）接口1。将设备综合信息管理平台系统中对于设备状态得出的报警信息（特别是预警信息）传递给PI系统（生产信息系统），可被生产运行方或者调度方利用，及时调整运行参数，降低设备超负荷或疲劳使用的风险。

（5）接口2。建立设备综合信息管理平台系统与EAM系统的数据交换接口，主要解决设备异常和故障的处理流程。通过触发EAM产生相应的工单，通知检修方完成，并将结果反馈到设备综合信息管理平台系统中，关闭报警，形成闭环管理。

2.应用实例

对皮带机滚筒传动装置中电机、齿轮箱进行振动测试，各测点布置如图2所示，所测振动值见表1。测量数值类型为频谱总振动量，速度频谱采样频率2 000 Hz，加速度采样频率5 000 Hz。从测量数据中可以看出，电机两侧轴承座振动速度总量较大，有较大的振动异常存在。齿轮箱测点存在振动速度值超标。

现场振动数据采集电机负荷侧水平速度频谱如图3所示，可见明显的电机轴转频及其多阶倍频分量，电机轴转频的2、3、4倍频振动分量均较大，且波形形态存在波峰翻倍、规律性重复，伴有低频调制现象，表明电机与齿轮箱之间联轴器不对中较严重及存在其他异常。

电机负荷侧垂直方向振动速度频谱如图4所示，可看到除了有不对中的典型频谱外，525 Hz附近的振动分量较大。对加速度频谱做进一步分析判断，在加速度频谱上，524.186 Hz及其谐波分量突出，并可看到以524.186 Hz为中心频率，25 Hz（电机轴转频）为间隔的边频带出现。认为是相互啮合的两个齿轮中可能已经有齿面缺陷早期征兆，即电机轴每旋转1圈均会在每个齿啮合处出现该缺陷引起的振动。

图3 电机负荷侧水平方向振动速度频谱和波形

图4 电机负荷侧垂直方向振动速度频谱和波形

3.结论

由于电机的两侧轴承座速度振动总量较大，频谱中以电机的转频及其倍频为主，判断为对中情况不良；齿轮箱的测点普遍存在速度振动值超标情况，且电机侧的水平和垂直方向测点的加速度值以及其他轴的轴向测点加速度值也较大，并有明显的高频振动分量存在。判断为齿面、齿轮啮合存在间隙。通过对中调整和齿轮箱开盖检查并紧固旋转接触面，振动值明显下降，设备恢复正常。

1 张建宇，高立新，崔玲丽等.基于小波变换的轧机振动信号降噪技术研究.振动与冲击，2007，26（5）：71-73

2 张晓彤，徐金梧，杨德斌.大型连轧机传动齿轮在线故障诊断方法研究.钢铁，2001，36（3）：5-63