應(yīng)用介紹

原理

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的典型故障狀態(tài)：

早期故障狀態(tài)：磨損、開(kāi)裂、潤(rùn)滑劣化。

晚期事故故障狀態(tài)：破損、斷裂等現(xiàn)象。

當(dāng)軸承發(fā)生磨損，潤(rùn)滑劑污染劣化等故障時(shí)，隨著軸承的旋轉(zhuǎn)，軸承內(nèi)的滾動(dòng)體與內(nèi)外圈相互碰撞時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)有效電壓（RMS）或能量出現(xiàn)不規(guī)則和高峰值的特點(diǎn)。安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上的傳感器接收這個(gè)聲波，RAEM2采集器進(jìn)行系統(tǒng)分析處理，計(jì)算出聲發(fā)射源的特征參數(shù)，識(shí)別提取有效的故障信號(hào)，物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)。

過(guò)程可視化

365天在線聲發(fā)射監(jiān)測(cè)檢測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操作使用，手機(jī)藍(lán)牙巡檢APP實(shí)現(xiàn)人工巡檢，全過(guò)程自動(dòng)分析結(jié)果。

自動(dòng)給出檢測(cè)監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果；

在線和歷史數(shù)據(jù)屏幕顯示；

軸承故障報(bào)警信息主動(dòng)推送。

適用范圍

對(duì)主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械設(shè)備（即低速軸承設(shè)備）的狀態(tài)監(jiān)測(cè)(損傷狀態(tài)、潤(rùn)滑狀態(tài)等)。

例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承、磨床、發(fā)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、液壓機(jī)械、轉(zhuǎn)向軸承、礦山機(jī)械等各類低速軸承，廣泛應(yīng)用于石油化工、能源、機(jī)械加工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

解決方案

原理

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生聲波，包括人耳可聽(tīng)見(jiàn)的聲波和人耳不能聽(tīng)見(jiàn)的音頻范圍外的聲波，這個(gè)聲波對(duì)不同的狀態(tài)（正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磨損，潤(rùn)滑劑污染劣化，等）對(duì)應(yīng)有不同的聲波波譜，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上的RAEM2接收這個(gè)聲波定性定量分析得到對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備狀態(tài)。

設(shè)備介紹

RAEM2聲波（聲發(fā)射）檢測(cè)儀

內(nèi)置傳感器版本	外置傳感器版本
通道組合	單通道信號(hào)輸入
采集方式	連續(xù)采集模式、間隔采集模式、定時(shí)采集模式（注：Lora版本只有間隔采集模式）
輸入頻率	10KHz-400KHz
采樣精度	16位
采樣率	可選200k/s,500k/s,1000k/s,2000k/s
系統(tǒng)噪聲（幅度）	內(nèi)置傳感器優(yōu)于40dB，外置傳感器優(yōu)于30dB
傳感器	150KHz（60KHz-400KHz）/40KHz（15KHz-70kHz）可選
前置放大器供電輸出	28V40dB/12V34dB/5V26dB
數(shù)字濾波器	128階
數(shù)據(jù)輸出	參數(shù)（幅度，RMS，功率，ASL）、波形
通訊方式	4G/LoRa，RS485
4G支持頻段	LTE-FDD：B1/B3/B5/B8 LTE-TDD：B34/B38/B39/B40/B41
手機(jī)巡檢	藍(lán)牙
藍(lán)牙最遠(yuǎn)通訊距離范圍（米）	無(wú)遮擋物區(qū)域內(nèi)最遠(yuǎn)13.0m
使用溫度	-20℃~+60℃
供電方式	多種方式可選： 1、 外部8.4VDC供電 2、 內(nèi)置充電電池（[email protected]） 3、 內(nèi)置低自放電率的鋰亞電池([email protected]，不可充電)
充電電壓	8.4V
防護(hù)等級(jí)	IP65
采樣長(zhǎng)度(us)	2000Ksps：500us~15000us 1000Ksps: 1000us~30000us 500Ksps：2000~60000us 200Ksps：5000~150000us
觸發(fā)方式	時(shí)間觸發(fā)
動(dòng)態(tài)范圍	內(nèi)置傳感器60dB，外置傳感器70dB
最大信號(hào)	100dB
定時(shí)采集休眠時(shí)間精度	±1min (注：Lora版本：2min)
定時(shí)采集模式電池壽命	每天喚醒1次，每次1秒鐘的情況下最大可工作：理論下3年（使用鋰亞電池）、理論下1年（使用充電電池）
連續(xù)采集模式電池壽命	15h（使用充電電池）、24h（使用鋰亞電池）
尺寸	直徑φ60mm，高度105mm（含150k傳感器不含天線）；高度117mm（含40k傳感器不含天線） 外置傳感器：直徑φ60mm，高度105mm（不含天線）
重量（含電池、磁鐵、天線）	＜500g
備注：Lora網(wǎng)關(guān)參數(shù)信息僅供Lora版本RAEM2聲發(fā)射系統(tǒng)參考
Lora網(wǎng)關(guān)理論最大連接RAEM2設(shè)備數(shù)量	200臺(tái)
Lora網(wǎng)關(guān)最遠(yuǎn)通訊距離	空曠無(wú)遮擋的海平面最遠(yuǎn)10km
Lora網(wǎng)關(guān)入網(wǎng)方式	有線以太網(wǎng)、WI-FI、4G
Lora網(wǎng)關(guān)工作頻率	EU433、CN470-510、 CN779-787、 EU863-870、 US902-928、 AU915-928、AS923、 KR920-923

特點(diǎn)：時(shí)間觸發(fā)、連續(xù)信號(hào)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)診斷、低功耗低成本。

GI40窄頻帶內(nèi)置前放一體化聲發(fā)射傳感器

安裝

設(shè)備安裝在軸承的固定位置（軸承座）上，多臺(tái)監(jiān)視器可組成多通道監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。/p>

例如對(duì)游樂(lè)設(shè)施等轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件整體監(jiān)測(cè)時(shí)，傳感器應(yīng)盡量遠(yuǎn)離螺栓連接、支座等位置；局部監(jiān)測(cè)時(shí)被測(cè)部分應(yīng)盡量位于傳感器陣列中間。

藍(lán)牙巡檢APP

遠(yuǎn)程配置：參數(shù)在線設(shè)置、遠(yuǎn)程控制設(shè)備啟停、定時(shí)參數(shù)配置。

在線實(shí)時(shí)參數(shù)、波形顯示；歷史波形、歷史參數(shù)查詢: 參數(shù)可選幅度、平均信號(hào)電平、功率、RMS；日期的選擇可精確到分鐘。

清誠(chéng)云

數(shù)據(jù)上傳到云端物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（清誠(chéng)云）顯示分析。AE特征參數(shù)：幅度、平均信號(hào)電平、功率、RMS。

遠(yuǎn)程配置：遠(yuǎn)程配置參數(shù)、定時(shí)配置。

SWAE軟件

SWAE聲發(fā)射系統(tǒng)軟件是實(shí)時(shí)采集分析和事后分析軟件的集合，此外還可使用SWAE軟件進(jìn)行深度分析和處理以詳細(xì)了解缺陷詳細(xì)情況，如參數(shù)分析、定位分析、相關(guān)圖分析、波形分析、快速傅里葉變換、小波變換等。

方案案例

原理：
轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生聲波，包括人耳可聽(tīng)見(jiàn)的聲波和人耳不能聽(tīng)見(jiàn)的音頻范圍外的聲波。這個(gè)聲波對(duì)不同的狀態(tài)（正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磨損，潤(rùn)滑劑污染劣化，等）對(duì)應(yīng)有不同的聲波波譜。安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上的RAEM2聲發(fā)射采集器傳感器接收這個(gè)聲波，采集器和物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)定性定量分析得到對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。

1）軸承故障

案例：每隔4個(gè)月對(duì)某轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的滾動(dòng)軸承進(jìn)行在線聲波（聲發(fā)射）監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備軸承狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證，得到轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備不同故障等級(jí)判據(jù)（該案例中使用RMS進(jìn)行判斷），設(shè)置3個(gè)等級(jí)：完好(1級(jí))，軸承潤(rùn)滑不良(2級(jí))，軸承元件損傷(3級(jí))

云平臺(tái)圖1：1號(hào)機(jī)械設(shè)備qc_raem2_001通道監(jiān)測(cè)期間的時(shí)間-RMS圖：

云平臺(tái)圖2：1號(hào)機(jī)械設(shè)備RAEM2_001通道在0、4、8、12、16個(gè)月后對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度級(jí)別分別為：1，1，1，2，2

據(jù)云平臺(tái)數(shù)據(jù)可知，1號(hào)機(jī)械設(shè)備RAEM2_001通道在2022-03-01觸碰2級(jí)報(bào)警線，當(dāng)前傳感器附近發(fā)生軸承潤(rùn)滑不良，需要考慮檢查維修（報(bào)警推送）。

2）軸承潤(rùn)滑狀態(tài)

案例2：每4個(gè)月對(duì)某轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備某軸承潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行一段時(shí)間的在線潤(rùn)滑狀態(tài)聲波（聲發(fā)射）監(jiān)測(cè)，對(duì)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。(用對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)變化較為敏感的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)，該案例中使用能量參數(shù)結(jié)合活度進(jìn)行綜合評(píng)級(jí)得出潤(rùn)滑狀態(tài))

云平臺(tái)圖1：1號(hào)機(jī)械設(shè)備qc_raem2_4g_89通道和qc_raem2_4g_90通道在2022-03-01某段時(shí)間的的能量顯示

兩個(gè)通道（位置）的潤(rùn)滑狀態(tài)有差異，qc_raem2_4g_89通道處潤(rùn)滑狀態(tài)異常。

云平臺(tái)圖2：1號(hào)機(jī)械設(shè)備qc_raem2_4g_89通道在監(jiān)測(cè)期間的潤(rùn)滑狀態(tài)評(píng)級(jí)。

據(jù)云平臺(tái)數(shù)據(jù)可知，1號(hào)機(jī)械設(shè)備qc_raem2_4g_89通道，在2022-03-01觸碰3級(jí)報(bào)警線，此處潤(rùn)滑狀態(tài)為中等，需要考慮檢查維修（報(bào)警推送）。

3）軸承損傷狀態(tài)

案例3：每5個(gè)月對(duì)某轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備某軸承進(jìn)行一段時(shí)間狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)軸承損傷程度進(jìn)行評(píng)估。
云平臺(tái)：機(jī)械設(shè)備1號(hào)軸承qc_raem2_4g_01通道在0、5、10、15、20個(gè)月后對(duì)應(yīng)級(jí)別分別為：1，1，1，2，3

據(jù)云平臺(tái)數(shù)據(jù)可知，1號(hào)軸承qc_raem2_4g_01通道在2022-09-01觸碰3級(jí)報(bào)警線，當(dāng)前軸承存在明顯局部損傷，剩余1/3壽命，需要考慮維修（報(bào)警推送）。

對(duì)上述案例，都可設(shè)置手機(jī)同步報(bào)警推送（郵箱、短信、小程序、APP等方式）。

也可使用清誠(chéng)的SWAE軟件進(jìn)行深度分析，詳細(xì)了解數(shù)據(jù)情況。
如對(duì)監(jiān)測(cè)組處于不同潤(rùn)滑狀態(tài)的兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行通道-能量圖分析：

（通道-能量圖中可看出，該組潤(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)中能量對(duì)變化較為敏感，可用來(lái)評(píng)價(jià)潤(rùn)滑狀態(tài)）

實(shí)際案例

1）游樂(lè)園設(shè)施軸承聲發(fā)射監(jiān)測(cè)

①升降機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)主軸軸承監(jiān)測(cè)：儀器布置采用電池供電，同時(shí)增加了通訊模塊，將報(bào)警信號(hào)上傳到云服務(wù)器，并推送到手機(jī)。

監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)示意圖

數(shù)據(jù)顯示示意圖

②波浪翻滾項(xiàng)目主軸軸承聲發(fā)射監(jiān)測(cè)：
監(jiān)測(cè)位置是兩側(cè)受力最集中的部位--旋轉(zhuǎn)主軸軸承，傳感器布置在軸承外圈座上。

2）低速滾動(dòng)軸承損傷聲發(fā)射檢測(cè)監(jiān)測(cè)
低速滾動(dòng)軸承損傷檢測(cè)（類工控機(jī)聲發(fā)射）

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)示意圖1

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)示意圖2

3）江蘇射陽(yáng)風(fēng)電軸承在線監(jiān)測(cè)（BT軸承）

BT軸承是雙列圓錐滾子軸承，具有一個(gè)雙滾道的外圈和兩個(gè)內(nèi)圈，兩內(nèi)圈之間有一隔圈?？梢酝ㄟ^(guò)改變隔圈厚度來(lái)調(diào)整軸承游隙。該類型的軸承可以在承受徑向載荷的同時(shí)承受雙方向的軸向載荷，可在軸承的軸向游隙方位內(nèi)限制軸和外殼的軸向位移，主要用于承受以徑向載荷為主的徑向與軸向聯(lián)合載荷，具有承載能力大，極限轉(zhuǎn)速低的特點(diǎn)。

結(jié)構(gòu)示意圖

BT軸承介于轉(zhuǎn)動(dòng)軸與定軸中間，位于主軸前端位置，聲發(fā)射傳感器后端有信號(hào)線與主機(jī)相連，只能布置在定軸內(nèi)側(cè)，靠近BT軸承位置。

傳感器及采集器安裝布置

“好”軸承時(shí)域與頻域圖

“壞”軸承時(shí)域與頻域圖

4）低速軸承聲發(fā)射監(jiān)測(cè)

風(fēng)電軸承聲發(fā)射監(jiān)測(cè)基本測(cè)試流程：
①傳感器、放大器、檢測(cè)儀主機(jī)等硬件安裝；
②通過(guò)人工模擬源對(duì)各通道靈敏度標(biāo)定，通道響應(yīng)盡可能一致；
③通過(guò)施加人工模擬源在各結(jié)構(gòu)件上，大致評(píng)估信號(hào)情況，如信號(hào)傳導(dǎo)路徑、衰減等；
④需要做定位分析時(shí)，需要用已知模擬源和定位源情況做誤差分析；
⑤儀器傳感器自標(biāo)定測(cè)試（用于監(jiān)測(cè)過(guò)程中判定儀器狀態(tài)，尤其是傳感器）；
⑥通過(guò)測(cè)試噪聲確定門檻值；
⑦長(zhǎng)時(shí)間大數(shù)據(jù)采集，記錄運(yùn)行情況，載荷情況、環(huán)境情況（天氣、檢修等）；
⑧儀器設(shè)備拆卸前，再次模擬源對(duì)各通道進(jìn)行靈敏度標(biāo)定，記錄差異，分析數(shù)據(jù)時(shí)加以考慮。

場(chǎng)景實(shí)操圖

數(shù)據(jù)處理的基本方法（單臺(tái)數(shù)據(jù)）：
①單臺(tái)監(jiān)測(cè)對(duì)象聲發(fā)射數(shù)據(jù)結(jié)合載荷情況縱向?qū)Ρ龋ǖ谝慌_(tái)選取的3月27日和4月5日凌晨數(shù)據(jù)）；
②參數(shù)歷程圖看趨勢(shì)和分布規(guī)律，結(jié)合分析的軸承故障特征，判斷故障點(diǎn)結(jié)構(gòu)；
③參數(shù)的相關(guān)性，大致判定是信號(hào)類型和種類，如：幅度-ASL、持續(xù)時(shí)間-上升時(shí)間、振鈴計(jì)數(shù)-上升計(jì)數(shù)、幅度-能量等可大致判斷是裂紋還是摩擦信號(hào)；
④典型時(shí)域信號(hào)與其頻譜對(duì)照分析歸類；
⑤異常特征參數(shù)與波形信號(hào)關(guān)聯(lián)分析，符合性鑒定，如高能量高幅度的信號(hào)不一定是裂紋信號(hào)，主要是對(duì)第3條做驗(yàn)證（參數(shù)分析叫波形分析效率高）；
⑥時(shí)差定位分析（均勻結(jié)構(gòu)件效果好，準(zhǔn)確度高，但對(duì)通道一致性要求高）。

審核編輯 黃宇