岸橋起升電機(jī)損壞一例與電機(jī)監(jiān)測診斷技術(shù)探討

徐建國

摘?要：介紹了廣州港南沙港務(wù)有限公司1臺岸橋安川起升電機(jī)損壞案例，分析了電機(jī)損壞原因。對于岸橋電機(jī)日常保養(yǎng)及檢查，探討了多種電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)，以期降低電機(jī)故障隱患和提高電機(jī)管理水平。

關(guān)鍵詞：岸橋;起升電機(jī);監(jiān)測診斷技術(shù)

廣州港南沙港務(wù)有限公司（以下簡稱南沙一期）先后投產(chǎn)的岸橋有19臺，最早的一批岸橋?yàn)?004年投產(chǎn)。碼頭內(nèi)19臺岸橋的起升、小車、俯仰電機(jī)全部使用日本安川品牌電機(jī)，部分岸橋起升電機(jī)運(yùn)行時間已超過35000小時。自岸橋投產(chǎn)以來，這些電機(jī)從未拆解保養(yǎng)也從未出現(xiàn)故障。在2017年4月份，南沙一期出現(xiàn)了首例岸橋起升電機(jī)故障，檢修發(fā)現(xiàn)是電機(jī)輸出端軸承損壞。由于岸橋起升電機(jī)采購價格昂貴，加上各碼頭多批次的岸橋起升電機(jī)型號規(guī)格不一定相同，因此起升電機(jī)在各碼頭比較難儲備庫存，如一旦岸橋起升電機(jī)損壞，停機(jī)修復(fù)時間會較長，對生產(chǎn)將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，及時掌握電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，開展電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷顯得尤為重要。

1 岸橋起升電機(jī)損壞案例及分析

1.1 電機(jī)異常現(xiàn)象

2017年4月南沙一期岸橋QC10起升機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)行狀態(tài)下傳出異響，QC10起升機(jī)構(gòu)由兩臺500KW安川電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)初步檢查異響來自于2#起升電機(jī)，檢查兩臺電機(jī)外圍、供電線路、輸入輸出參數(shù)等后，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，隨后將兩臺電機(jī)輸出端負(fù)載脫開，單獨(dú)測試電機(jī)狀態(tài)，經(jīng)測試，2#起升電機(jī)低速運(yùn)行正常，但高速運(yùn)行電機(jī)會發(fā)出低沉異響、電機(jī)會輕微振動，2#電機(jī)在更換編碼器、重新自學(xué)習(xí)后，電機(jī)依然異響、振動，判斷可能是電機(jī)軸承損壞。

1.2 電機(jī)維修過程

針對問題，QC10起升電機(jī)原計劃維修方案為：將2#起升電機(jī)拆下來發(fā)外解體維修保養(yǎng)，將雙起升備用的副起升電機(jī)安裝到QC10。但考慮到兩臺電機(jī)型號規(guī)格不一致，備用電機(jī)安裝上去后底座需要另外開孔固定、電機(jī)固定支架筋板要另外焊接、電機(jī)接線盒位置錯位等因素影響，因此未采用此方案。最終擬定的電機(jī)維修方案是QC10停機(jī)3天，2#起升電機(jī)發(fā)外解體維修。隨后對QC10停機(jī)拆除起升電機(jī)維修，電機(jī)經(jīng)過解體后，發(fā)現(xiàn)除了定子線圈灰塵較多外，其他未檢查到明顯異常。清洗干凈電機(jī)輸出端及非輸出端軸承，發(fā)現(xiàn)輸出端軸承滾道老化磨損、滾道內(nèi)有一處坑槽，軸承品牌日本NTN，型號6230/C3。隨后電機(jī)在更換軸承、繞組清潔、校驗(yàn)動平衡后，裝配測試正常并將已修復(fù)電機(jī)安裝上QC10，起升機(jī)構(gòu)異響消除。

1.3 軸承損壞原因分析

南沙一期岸橋QC10為2005年投產(chǎn)，至2017年4月起升電機(jī)運(yùn)行時間超過35000小時，在南沙一期碼頭所有岸橋中，雖然這臺岸橋起升電機(jī)運(yùn)行時間不是最長的（最長超過36000小時），但也居于前列。以下為電機(jī)軸承損壞原因分析：

（1）電機(jī)輸出端、非輸出端軸承表面都有黑色油性斑紋由軸承過熱造成，應(yīng)為注油過多，油品在滾子間攪拌軸承散熱不良導(dǎo)致溫度升高，油品色料在軸承表面形成斑紋;

（2）電機(jī)輸出端、非輸出端軸承內(nèi)外滾道表面粗糙有斑紋和點(diǎn)蝕，見圖1。成因是軸承進(jìn)入疲勞期，滾道淬硬層磨損變薄脫落金屬粉末增加造成;

（3）電機(jī)輸出端軸承外滾道有一處坑槽，見圖2，綜合判斷正是此處坑槽導(dǎo)致電機(jī)異響、振動。成因是軸承滾道老化磨損淬硬層變薄，軸承游隙增大，沖擊加劇使點(diǎn)蝕孔擴(kuò)大為坑槽;

（4）QC10于2017年3月8日起升減速箱大修后，減速箱比電機(jī)軸線高8絲，4月26日電機(jī)更換新軸承后反而電機(jī)比減速箱軸線高了10絲，說明更換軸承后電機(jī)軸提高了18絲，判斷原軸承約有18絲的磨損;

（5）QC10起升減速箱有4次維修歷史其中包括2次嚴(yán)重的齒輪崩齒記錄，是起升減速箱損壞最為嚴(yán)重的岸橋。本次QC10起升電機(jī)軸承最早出現(xiàn)問題，和電機(jī)負(fù)載端的減速箱損壞有很大關(guān)系。

因此，電機(jī)長時間運(yùn)行導(dǎo)致軸承滾道老化磨損，加上電機(jī)負(fù)載端減速箱多次損壞是導(dǎo)致電機(jī)軸承損壞的主要原因。面對此類問題，是否只能被動等待電機(jī)問題的出現(xiàn)并只能在相應(yīng)問題擴(kuò)大化后形成明顯特征及表象后才能判斷和進(jìn)行維修呢，以下就此類問題進(jìn)一步對電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷的預(yù)防技術(shù)予以介紹。

2 電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)

岸橋是集裝箱碼頭最重要的前沿設(shè)備，岸橋長時間的停機(jī)維修保養(yǎng)會影響碼頭作業(yè)，類似南沙一期QC10 出現(xiàn)的電機(jī)問題停機(jī)三天造成生產(chǎn)損失及影響較大，因此如何保證岸橋在盡量不停機(jī)情況下，隨時掌握起升電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提前做好維修計劃，就顯得非常重要了。

電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷技術(shù)是通過采集電機(jī)運(yùn)行中的各種狀態(tài)，如溫度、振動、聲音、電流等，診斷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，為電機(jī)保養(yǎng)及維修提供有效的決策數(shù)據(jù)。它能實(shí)現(xiàn)岸橋電機(jī)運(yùn)行在不拆卸的情況下，通過對電機(jī)工作狀態(tài)時各參數(shù)的檢測和分析，判斷電機(jī)是否存在異常和故障，及故障的位置和原因。電機(jī)狀態(tài)診斷的技術(shù)需保證包含三點(diǎn)：（1）檢測技術(shù)：電機(jī)安裝的傳感器及測量儀表能有效采集電機(jī)狀態(tài)。（2）信號識別和處理技術(shù)：傳感器采集的各類型數(shù)據(jù)能和診斷儀通訊。（3）預(yù)測技術(shù)：通過智能專業(yè)分析軟件，評估電機(jī)狀態(tài)。

目前已有相關(guān)的廠家針對電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測診斷有了一些成熟的產(chǎn)品，以某公司的兩款相關(guān)產(chǎn)品為例。

監(jiān)測診斷技術(shù)。（1）智能傳感器Smart Sensor。把智能傳感器直接粘貼在電機(jī)上，見圖3。多通道傳感器通過無線通訊采集和發(fā)送數(shù)據(jù)到智能手機(jī)或平板電腦上，數(shù)據(jù)分析可同步在平板電腦或者手機(jī)上顯示。電機(jī)上的傳感器可測量電機(jī)振動和溫度信息，通過電機(jī)振動頻譜去分析電機(jī)工作狀態(tài)、轉(zhuǎn)子狀態(tài)、軸承狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等。

（2）Machsense-P 便攜式故障分析。原理及結(jié)構(gòu)：它是振動測量和電氣測量相結(jié)合的方式，在電機(jī)表面各部位安裝傳感器測量電機(jī)振動，通過電流/電壓測量分析電能質(zhì)量、電機(jī)電氣問題，由統(tǒng)一的工具和軟件平臺分析數(shù)據(jù)。測量工具標(biāo)準(zhǔn)套件見圖4，它主要由振動傳感器、電流鉗表、智能軟件等組成。

主要特點(diǎn)：智能軟件能根據(jù)不同傳動部件的設(shè)計和構(gòu)造，相應(yīng)的使用不同算法，增加了電機(jī)分析（自動轉(zhuǎn)差率計算、負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)化等）可靠性;使用多種分析工具（同時測量電流/電壓、扭矩分析、振動等），有助于確定電機(jī)故障源。

可以檢測的結(jié)果：在四個關(guān)鍵領(lǐng)域檢測電機(jī)故障，包括：轉(zhuǎn)子問題（轉(zhuǎn)子條缺陷、偏心距、軸彎曲等）、軸承問題（軸承磨損、組件缺陷、潤滑問題等）、安裝（松動、錯位、不平衡等）、供電質(zhì)量（電壓不平衡、諧波）。

3 結(jié)語

岸橋是集裝箱碼頭最重要的裝卸設(shè)備，岸橋起升電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行對于碼頭生產(chǎn)及岸橋的安全性能至關(guān)重要。本文中介紹的岸橋起升電機(jī)損壞案例，值得其他碼頭借鑒。另外，針對岸橋電機(jī)運(yùn)行監(jiān)控和診斷，本文介紹的2種檢測診斷技術(shù)可以作為參考，以期降低岸橋電機(jī)故障隱患和提高電機(jī)管理水平。

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