上海振華（huá）重工集（jí）團（南通）傳動機械有限公司

減速箱是碼頭起重機械設備的關鍵部件，在碼頭的實際運營中，會有一些與減速箱相關（guān）的機械故障發生（shēng）。這些減速箱（xiāng）通常安裝在距地麵幾十（shí）米高的機房內，一旦出現故障不能及時發現，造成減（jiǎn）速箱持續損壞，嚴重影響（xiǎng）碼頭的經（jīng）濟效益（yì）。對關鍵部位減速箱進行在線（xiàn）監測和故障診斷可以實時掌握設備運行狀態，對設備狀態做出實時評價，對故（gù）障做出診斷並提前預報，將（jiāng）故障後停機轉（zhuǎn）變為計劃停機，減少停機時間或避免（miǎn）事故擴大化（huà），將設備的計劃性維修、事故性維修（xiū）逐步過渡到預防性維修，可以提（tí）高企（qǐ）業設備（bèi）管理的現代化水平，創（chuàng）造巨大經濟效益。
目前，ZPMC在線監測和診斷（duàn）係統已在包括印度Adani項（xiàng）目、新加坡PSA項目、沙特吉（jí）達項目、美國新奧（ào）爾良項目、以色列海法項目、寧波梅山項目等（děng）20多個國家1000多台岸（àn）橋及輪胎吊上廣泛使（shǐ）用（yòng），使（shǐ）用效果得到用戶的肯定和認同。
1. ZPMC減速箱實時在線智能狀態監測及故（gù）障分析係統介紹
ZPMC減速箱（xiāng）實時（shí）在（zài）線智能（néng）狀態監測係統的使用將徹（chè）底改變（biàn）傳統的（de）運（yùn）維模式，它是一個基於振動（dòng）、溫度等指向性參（cān）數（shù）實時智能監控的係統。
該係統主要包（bāo）括前端感知層，數據采集、分析與診斷模塊，用（yòng）戶數據庫服務（wù）器或雲服務器，Web服務器（qì）和瀏覽器等4個部分。前端感知層包括各類傳感器，如振動、軸承溫度、齒輪箱油溫（wēn）及顆粒度等，通常安裝在（zài）減速箱；數據采集、分析與診斷模塊通（tōng）常安裝（zhuāng）在電氣房，用於實現各傳感（gǎn）器數據采集、濾波、分析及自診斷診（zhěn）斷；采集軟件與數據庫通常安裝在中控室，用於（yú）實現數據存儲、精密分析與（yǔ）大數據管理等。各功能模塊之間以物聯網作為數據交換（huàn）媒（méi）介。數據采集與（yǔ）分析模塊通過讀（dú）取（qǔ）來自數據（jù）庫服務器的（de）采集參數，對感知層設（shè）備進行設置與信號采集，並通（tōng）過4G/5G/WIFI/以太網絡等中控室（shì）服務器進行實時數據傳輸；中控室服務器作為客戶端，實現（xiàn）參數配置、信號分析、狀態監測（cè）與故（gù）障診斷及大數（shù）據管（guǎn）理等。當（dāng）需要遠程瀏覽數據時，瀏覽器向Web服務（wù）器發出請求，訪問（wèn）數據庫服務器或雲服（fú）務器，查看曆史數據。

圖1 總體框架圖

圖2 前端（duān）采集設備圖

圖3 數據分析與診斷模（mó）塊

在線監（jiān）測係統通常監測的數據有（yǒu）：1）振（zhèn）動。振動信號含有豐富的故障信（xìn）息，能夠（gòu）較快、較直觀地反映減速機的運行狀態。2）軸承溫度。軸承溫度是減速機重要的（de）監測數據。減速（sù）機在（zài）運行時，軸承摩擦會產（chǎn）生一（yī）定熱量，當產（chǎn）生的熱量達到熱（rè）平衡（héng）時，軸承的溫度會出於正常的範圍內。當軸承出（chū）現異常後，熱平衡會被破壞，軸承（chéng）溫度（dù）會迅速升高，若軸（zhóu）承溫（wēn）度超過預設溫度時，應當立即停車查明原（yuán）因。3）齒輪油溫（wēn）度。減速機（jī）在正常工作時Z到油溫不應高於90℃，當油溫過高時監測（cè）係統應進行顯示和報警。4）油液金屬磨（mó）損顆粒監測。通過（guò）實時監測齒輪油內含金屬元素的微小磨粒，經（jīng）過大數據分析齒輪、軸（zhóu）承磨（mó）損及齒輪油壽命等。
2. ZPMC減速箱實時（shí）在線智能狀態監測及（jí）故障分析係統技術優勢
2.1 完善的數據庫資源（yuán）
數據庫是在線監測與故障分析係統（tǒng）的關鍵部分。設備信息、零部件信息、傳感器信（xìn）息、測點信息（xī）、分（fèn）析結果、報警數（shù）據及故障（zhàng）樣本等數據都以規定的（de）形（xíng）式存儲在數據庫中，ZPMC作為港口（kǒu）起重機領先者，擁有（yǒu）港口設備完整的設（shè）計數據及故（gù）障（zhàng）統計數據的（de）積累。ZPMC強（qiáng）大的專家團隊（duì）負責通過對（duì）減速（sù）箱運行數據的實時采集，可精準掌握減速箱運行狀態，並利用強（qiáng）大的數（shù）據雲服務平台的計（jì）算能力，將（jiāng）減速箱的運行數據與產品設（shè）計數據相結合進行比對分析和評估，從而可準確的評估減速箱的運行狀態。
2.2 智能振動在線監測係統
智能振動在線監測（cè）站能實時（shí）采集減速（sù）箱振動（dòng）數據，並在本地進行數（shù）據（jù）壓縮，濾波，差分處理及指征值計（jì）算後，將計算結果傳輸至PLC和中控室服務器，快速響應設備（bèi）故障，具有如下特點：
1）全采樣（yàng）技術。
2）全（quán）同步采集技術。
3）狀態采集與觸發存儲技術。
4）智能采集器具有良好的膨脹特（tè）性，能接入振動、速度、液位、溫度等（děng）信號。
5）自動與智能診斷功能。
2.3邊緣算法（fǎ）與智能（néng）診斷（duàn）
與其它係統相比（bǐ），ZPMC智能采集器（qì）具備邊緣計算（suàn）能力，集采集、自適應濾波、FFT計算、寬帶、窄（zhǎi）帶能量計算，自動診斷與（yǔ）報警功能於一體。ZPMC技術人員已將設備故障特征信號（如軸（zhóu）承）及（jí）專業工程師分析經驗（齒輪箱診斷）編寫成算法內置到采集（jí）器中，采（cǎi）集器自動輸（shū）出診斷結果，從而弱（ruò）化現場服務工程師對（duì）振動信號分析係統專業化程度的依賴（lài）。
3. 應用案例分析
1）南方某碼頭岸橋減（jiǎn）速箱安裝ZPMC減速箱實時在線智能狀態監測係統，2018年8月現場人員反映某岸（àn）橋小車減速箱在運行期間存在相比其（qí）它岸橋小車減速箱（xiāng）有明顯的異響，同時在（zài）線監測係統（tǒng）監測到（dào）該小車減速箱存在振動報警，如下圖4所示：

圖4

通過詳細數據分析發現該報警信息通常是在小車變速、正反轉換（huàn）向以及起升或降落瞬間出（chū）現的，也（yě）就是該報警信息主要出現在工況改變的瞬間。綜合分析認（rèn）為（wéi）該現象是由於小車機構滾筒處存在結構鬆動，受到瞬時衝擊而引起減速箱的報警。通過（guò）現場人員對（duì）滾筒處的檢查發（fā）現（xiàn）小車滾筒鋼絲繩（shéng）存在不均衡（héng）現象，在對小車滾筒鋼絲繩進行調整之（zhī）後，係統報警信息消失，從而（ér）避免了長期（qī）運行帶來的減速箱損壞。
2）廣州某碼頭輪胎（tāi）吊減速（sù）箱安裝ZPMC減速箱實（shí）時在線智能狀態監測（cè）係統，2018年11月現場人員反映有輪胎吊在運行期間出現明顯的高頻噪（zào）音，同時在線監測係統監測到起升單元電機驅（qū）動（dòng）端存在振動報警（jǐng），如下圖5所示；

圖5

下圖（tú）6為該（gāi）輪胎吊起升單元電機驅動端各測點相關圖譜：

由上圖可知電機驅動端測點存在明顯的衝擊及其（qí）諧頻，該頻率為電機驅動端軸承的故障特征頻率，並且能量值均明顯高於（yú）減速箱各測點的能量值，同時現場存在明顯的高頻噪音，綜合分析認為電機驅動端軸承存在（zài）潤滑（huá）不良。
通過現場人員加（jiā）強對電機驅動端軸承的潤滑（huá），現（xiàn）場高頻噪音消失，在線（xiàn）監測係（xì）統監（jiān）測到（dào）的振動數據（jù）也均回複正常，如下圖7所示，從而避免了持續運行對設（shè）備（bèi）造成的損壞。

圖7

4.總結（jié）
當減速箱及相關傳動係統發生輕微故障時（shí），若人工定檢不（bú）能及時（shí）發（fā）現，小故障會伴隨著港（gǎng）機設備繼續（xù）運轉，增加減速箱負荷，Z終導致軸承損壞、斷齒等嚴重故障，給碼頭帶來巨大的維修（xiū）成本（běn）。如果能通過實時在線監測及時發現減（jiǎn）速箱的運行異常並通過故障診斷（duàn）係統進行報警，有效降低（dī）港機設備故障的風險，提高碼頭工作（zuò）效率，為碼頭創（chuàng）造更大經濟效益具有重要意義。

（來源：港口機（jī）械設備）