高清檢測技術對低壓供料器狀態監控效果淺析

袁斯殷

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高清檢測技術對低壓供料器狀態監控效果淺析

袁斯殷

Sodra Cell Monsteras紙漿廠是瑞典最大的紙漿廠之一，現以該紙漿廠1臺持續作業的煮漿設備為例，對其低壓供料器軸承狀態的檢測和監控實施方法加以研究探討，以供借鑒。

通常，在生產過程中對此類設備的軸承狀態進行監測并不容易，存在如下困難。

其一，約29r/min的低速運轉；

其二，壓力脈沖形成的高檢測值；

其三，軸承和軸承座需要在軸承保持器上進行軸向移動，為了實現這種移動，需要在軸承座和軸承保持器中間加上油脂，這會減弱軸承狀態信號。

然而，使用SPM高清檢測技術，并綜合分析軸承信號傳送至傳感器時的減弱規律，有可能實現對軸承狀態的準確監測。此外，由于壓力脈沖會造成高檢測值，所以不能以基礎的檢測趨勢來設置警報裝置，而是要根據軸承的癥狀作出預警，從而對軸承狀態實施監測。

只要把測試器安裝在進料器上，在檢測結果中就會顯示出清晰的外環模式。高動態和精確的檢測技術使軸承狀態檢測變得可行。當然，由于存在其他監測因素的影響，軸承變化的實際檢測數值可能會比預想值略低。

項目實施背景

低壓供料器是工廠設計中蒸煮流程的重要組成部分。受益于低壓供料器和汽蒸槽的巧妙設計，工廠最新型蒸煮流程得以完善。其中，低壓供料器的作用是把木片從工序的入口推送到汽蒸槽，汽蒸槽內的氣壓是入口處氣壓的2倍（圖1）。供料器里的轉子有5個刀片（圖2），轉子的轉速約為29r/min。

圖1　持續蒸煮設備的簡化流程

圖2　木片在氣壓作用下進出轉子示意圖

為了在供料器轉子出現磨損后能夠及時縮小轉子和供料箱之間的縫隙，低壓供料器中的軸承座采用了軸承在軸承保持器上可進行軸向移動的設計方案（圖3）， 通過轉動供料器非運行端轉輪，將圓錐轉子送入供料箱，從而實現縮小間隙的功能。

圖3　軸承及軸承保持器和軸承座裝配圖

實施目的及相關設置

根據SPM和Sodra Cell Monsteras之間供料器軸承狀態監測的可行性分析，將選定測試設備安裝在Sodra Cell Monsteras工廠的低壓和高壓供料器上進行檢驗，最終對該檢測系統作出檢驗結論。

檢測系統配置如圖4所示，在供料器軸承座上安裝1套Intellinova Compact INS18在線系統和兩個沖擊脈沖傳感器，并安裝1個轉數轉換器配合階次跟蹤檢測器的使用。

圖4　系統配置

狀態監控設備檢測設置如下。

檢測時間：和FFT檢測時間一致；上限頻率數：100次；譜線：3200；增強信號的因素：5；檢測間隔：1h。

檢測過程及結論

低壓供料器的讀數由轉子的葉片數量及其諧波控制。此類典型供料器有5個葉片，檢測數值中可以看到相關脈動結果。某些讀數顯示外環（BPFO，軸承外環軌道損壞頻率）信號圖像如圖5所示（底部是BPFO信號趨勢）。

圖5　低壓供料器彩色頻譜

通過HDm/HDc趨勢和BPFO狀態趨勢圖（圖6）可以看到1條高水平且穩定的HDm/HDc趨勢線，這些高水平是在轉子葉片進入和離開各自壓力空間時產生的。很顯然，軸承的故障無法借助HDm/HDc趨勢進行測算；而在對BPFO信號趨勢加以分析時，則不難發現：軸承的故障是可以比較明顯地體現出來的（在BPFO高值點可以發現外環軌道的部分金屬零件松動）。在趨勢線的高水平點顯示，外環軌道有部分是不牢固的。如果更多的部分松散，軸承就會產生鋒利的邊緣，BPFO趨勢線就會再次上升。如果滾軸可以緩解軌道的松動，則不會出現高檢測值。

圖6　HDm/HDc趨勢和BPFO狀態趨勢

綜上所述，雖然目前的軸承檢測水平相對較低，但是在添加其他的檢測因素后，卻可以極大的改變現狀。如圖7所示，對上述檢測系統要求更換的軸承進行現場檢修，在該軸承外環發現較大的碎片。

圖7　低壓供料器的非驅動端軸承

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