岸橋起升電機損壞一例與電機監測診斷技術探討

徐建國

摘?要：介紹了廣州港南沙港務有限公司1臺岸橋安川起升電機損壞案例，分析了電機損壞原因。對于岸橋電機日常保養及檢查，探討了多種電機狀態監測診斷技術，以期降低電機故障隱患和提高電機管理水平。

關鍵詞：岸橋;起升電機;監測診斷技術

廣州港南沙港務有限公司（以下簡稱南沙一期）先后投產的岸橋有19臺，最早的一批岸橋為2004年投產。碼頭內19臺岸橋的起升、小車、俯仰電機全部使用日本安川品牌電機，部分岸橋起升電機運行時間已超過35000小時。自岸橋投產以來，這些電機從未拆解保養也從未出現故障。在2017年4月份，南沙一期出現了首例岸橋起升電機故障，檢修發現是電機輸出端軸承損壞。由于岸橋起升電機采購價格昂貴，加上各碼頭多批次的岸橋起升電機型號規格不一定相同，因此起升電機在各碼頭比較難儲備庫存，如一旦岸橋起升電機損壞，停機修復時間會較長，對生產將產生嚴重影響。因此，及時掌握電機運行狀態，開展電機狀態監測診斷顯得尤為重要。

1 岸橋起升電機損壞案例及分析

1.1 電機異常現象

2017年4月南沙一期岸橋QC10起升機構在高速運行狀態下傳出異響，QC10起升機構由兩臺500KW安川電機驅動，經初步檢查異響來自于2#起升電機，檢查兩臺電機外圍、供電線路、輸入輸出參數等后，未發現明顯異常，隨后將兩臺電機輸出端負載脫開，單獨測試電機狀態，經測試，2#起升電機低速運行正常，但高速運行電機會發出低沉異響、電機會輕微振動，2#電機在更換編碼器、重新自學習后，電機依然異響、振動，判斷可能是電機軸承損壞。

1.2 電機維修過程

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

1.3 軸承損壞原因分析

南沙一期岸橋QC10為2005年投產，至2017年4月起升電機運行時間超過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運行時間不是最長的（最長超過36000小時），但也居于前列。以下為電機軸承損壞原因分析：

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

（2）電機輸出端、非輸出端軸承內外滾道表面粗糙有斑紋和點蝕，見圖1。成因是軸承進入疲勞期，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致電機異響、振動。成因是軸承滾道老化磨損淬硬層變薄，軸承游隙增大，沖擊加劇使點蝕孔擴大為坑槽;

（4）QC10于2017年3月8日起升減速箱大修后，減速箱比電機軸線高8絲，4月26日電機更換新軸承后反而電機比減速箱軸線高了10絲，說明更換軸承后電機軸提高了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次嚴重的齒輪崩齒記錄，是起升減速箱損壞最為嚴重的岸橋。本次QC10起升電機軸承最早出現問題，和電機負載端的減速箱損壞有很大關系。

因此，電機長時間運行導致軸承滾道老化磨損，加上電機負載端減速箱多次損壞是導致電機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問題的出現并只能在相應問題擴大化后形成明顯特征及表象后才能判斷和進行維修呢，以下就此類問題進一步對電機狀態監測診斷的預防技術予以介紹。

2 電機狀態監測診斷技術

岸橋是集裝箱碼頭最重要的前沿設備，岸橋長時間的停機維修保養會影響碼頭作業，類似南沙一期QC10 出現的電機問題停機三天造成生產損失及影響較大，因此如何保證岸橋在盡量不停機情況下，隨時掌握起升電機運行狀態，提前做好維修計劃，就顯得非常重要了。

電機狀態監測診斷技術是通過采集電機運行中的各種狀態，如溫度、振動、聲音、電流等，診斷電機運行狀態，為電機保養及維修提供有效的決策數據。它能實現岸橋電機運行在不拆卸的情況下，通過對電機工作狀態時各參數的檢測和分析，判斷電機是否存在異常和故障，及故障的位置和原因。電機狀態診斷的技術需保證包含三點：（1）檢測技術：電機安裝的傳感器及測量儀表能有效采集電機狀態。（2）信號識別和處理技術：傳感器采集的各類型數據能和診斷儀通訊。（3）預測技術：通過智能專業分析軟件，評估電機狀態。

目前已有相關的廠家針對電機狀態監測診斷有了一些成熟的產品，以某公司的兩款相關產品為例。

監測診斷技術。（1）智能傳感器Smart Sensor。把智能傳感器直接粘貼在電機上，見圖3。多通道傳感器通過無線通訊采集和發送數據到智能手機或平板電腦上，數據分析可同步在平板電腦或者手機上顯示。電機上的傳感器可測量電機振動和溫度信息，通過電機振動頻譜去分析電機工作狀態、轉子狀態、軸承狀態、轉速等。

（2）Machsense-P 便攜式故障分析。原理及結構：它是振動測量和電氣測量相結合的方式，在電機表面各部位安裝傳感器測量電機振動，通過電流/電壓測量分析電能質量、電機電氣問題，由統一的工具和軟件平臺分析數據。測量工具標準套件見圖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：智能軟件能根據不同傳動部件的設計和構造，相應的使用不同算法，增加了電機分析（自動轉差率計算、負載標準化等）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），有助于確定電機故障源。

可以檢測的結果：在四個關鍵領域檢測電機故障，包括：轉子問題（轉子條缺陷、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）、供電質量（電壓不平衡、諧波）。

3 結語

岸橋是集裝箱碼頭最重要的裝卸設備，岸橋起升電機的穩定運行對于碼頭生產及岸橋的安全性能至關重要。本文中介紹的岸橋起升電機損壞案例，值得其他碼頭借鑒。另外，針對岸橋電機運行監控和診斷，本文介紹的2種檢測診斷技術可以作為參考，以期降低岸橋電機故障隱患和提高電機管理水平。

參考文獻：

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[3]張瑜杰，章凱.智能岸橋監控預測系統.科技創新，2017（3）.