基于状态监测技术的齿轮箱故障诊断分析_马斌良

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1、ResearchandExploration研究与探索·维护与修理基于状态监测技术的齿轮箱故障诊断分析马斌良，陶军，付超，张海春，廖君（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆独山子833699）摘要：利用基于BH550的状态监测技术，对挤压脱水机齿轮箱历史监测数据进行分析，发现齿轮箱输入轴两端水平和垂直振动的加速度值和速度值呈现持续上涨趋势，油样铁谱分析也发现齿轮箱处存在一定程度的磨损。对振动频谱进一步分析，发现在轴承故障频率和齿轮啮合频率处有较大振动冲击值，判断轴承和齿轮发生损伤，齿轮箱解体检查的结果

2、证实了诊断结论，避免了装置的非计划停工。关键词：BH550；状态监测；齿轮箱；故障诊断中图分类号：TH132.41文献标识码：A文章编号：1671-0711（2017）03（上）-0054-031机组运行情况简介准确判断齿轮箱是否故障，并对故障部位定位，运用基于博华信智BH500的状态监测技术，对齿轮箱某厂丁苯橡胶装置后处理系统的挤压脱水机属的运行状态进行数据采集和频谱分析。于厂级主要设备（图1），机组通过电机驱动，通过齿轮箱将扭矩传递给挤压脱水机的螺杆，挤压脱2故障诊断和分析水机的螺杆在带有笼条的筒体内转动，迫

3、使含有大量水分的胶料向挤压机出料端运动。这股力便在物料上形成挤压力，从而除去胶料中的水份。挤压脱水机配套安装的齿轮箱属于组合减速器（图2），一侧连接电机，另一侧连接挤压机，齿轮箱内共有输入轴、中间轴和输出轴，主要功能是用来降低电机转速，输出更大扭矩。图1挤压脱水机齿轮箱电机侧图2挤压脱水机齿轮箱实物图自从2014年12月以来，现场使用VM63监测齿轮箱壳体振动时，发现输入轴两侧轴承振动与前期对比有所增加，对工艺操作参数分析，未反映出设备有明显的故障。由于齿轮箱中振动传输路径不规律,各种机械振动之间存在相互耦合,用

4、普通的监齿轮箱挤压机侧图3齿轮箱状态监测测点示意图测手段无法确认故障原因，该设备属于主要设备，关系到装置的长周期运行，在原因不清的情况下，自发现齿轮箱异常后，安排专人运用BH550智不易冒然停机检查，同时又担心设备的意外停机造能巡检仪定期对齿轮箱进行监测（测点布置见图3），成整套装置的非计划停工，因此该设备是否停机检规定输入轴电机侧轴承为测点3，输入轴挤压机侧修给设备管理者的决策带来很大的困难。为了能够轴承为测点4，通过对2014年12月8日至2015年54中国设备工程2017.03(上)hina中国CPlant

5、设备Engineering工程频率的比对，从而对设备故障进行定位。以输入轴测点3振动速度频谱图为例（图6），可以发现在131Hz、256Hz附近出现特征频率，在BH550强大的轴承数据库中进行故图4测点3振动速度值变化趋势图障频率比对，可以发现该频率分别接近滚珠和内圈的故障频率，说明该处轴承发生损伤。进一步观察测点3的振动频谱图中还可以发现，在650Hz和775Hz处有峰值，这大约是输出轴与中间轴啮合频图5测点3振动加速度值变化趋势图率241.96Hz的3倍；在1306Hz附近处出现峰值，其加速度频谱图表现尤其明

6、显，该振动频率接近输入轴和中间轴的啮合频率1295Hz，反映齿轮啮合可能存在啮合不良的情况。根据上述3方面的诊断，初步判断输入轴两侧图6速度频谱图轴承出现损伤，并且输出轴与中间轴之间存在着啮合不良的情况，为了进一3月2日的历史监测数据的对比分析，发现齿轮箱步确认诊断结论，对现场润滑油进行铁谱分析，发输入轴的运行状态呈现以下发展趋势。现润滑油中存在大粒径切削磨粒、疲劳磨粒和摩擦（1）调取速度趋势图可以看出输入轴测点3和聚合物（图7），说明齿轮箱内转动部件存在磨损。测点4不论是水平方向还是垂直方向的振动速度值均持续上

7、涨。例如，齿轮箱输入轴电机侧（测点3）水平振动的速度值由2014年12月8日的3.2mm/s涨到2015年3月2日的6.442mm/s（图4）。当振动体的质量一定时，振动能量与振动速度的平方成正比，振动的速度值越大，振动动能越大，对设备的损伤也越大；振动速度监测值的持续上涨，说明图7铁谱分析齿轮箱振动能量不断增加，齿轮箱输入轴的运行状态不断恶化。3结论验证（2）从加速度趋势图可以看出输入轴测点3和测点4不论是水平方向还是垂直方向的振动加速度值均持续上涨。例如，齿轮箱输入轴电机侧（测点3）水平振动的加速度值由201

8、4年12月8日的27m/s2涨到2015年3月2日的40m/s2（图5）。由牛顿第二定律可以知道，加速度幅值反映了单位质量所受冲击力的状况。通过监测，输入轴振动加速度值不断增大，反映出输入轴受到的冲击力就越大。图8齿轮箱检修(3)根据傅里叶变换理论，智能巡检仪BH550将采集到的时域振动信号转换为频域信号，每一个根据故障诊断结果，车间调整生产计划，停机振动特征频率对应于特