实施案例丨捷杰传感在线监测和健康管理方案助力港口行车高效运维

01 应用背景

起重机作为工业生产中不可或缺的重要机械设备，承担起吊、搬运和安装等重任，但限于实际使用环境的复杂性和漫长的使用周期，往往因各种因素降低了设备的安全性和可靠性，极端情况下可能导致严重的安全事故，对设备本身及作业人员安全构成巨大威胁，并造成重大的经济损失。具体而言，起重机常见的故障问题包括电气系统问题、机械部件损坏、载重超负荷以及因忽视定期维护和保养而导致的设备性能衰退和老化。

针对以上问题，亟需针对该设备特点研发一套机械设备的状态监测与安全性评估系统，以便实时监测起重机的运行状态，增强设备运行的安全性与可靠性。

02 应用方案

本方案依托温振复合传感器VBL30的简易部署优势，通过在行车走行部轴承端盖上安装温振复合传感器，牵引电机上安装转速传感器，采集走行部轴承的振动／温度数据和牵引电机的转速数据，通过4G传输到云端服务器，最终利用系统搭载的自主智能诊断模块对轴承数据进行诊断分析和健康管理。现场安装方案如图2-1所示。

图2-1 监测方案示意

图2-2 硬件参数、特点介绍

03 自诊断预警

2024年4~5月，行车轴承在线监测和健康管理系统陆续上报告警信息，提示A行车区域的6#、8#测点监测对应的轴承状态存在异常，报警类型为：振动特征参量异常。温振传感器测点位置如图3-1所示，健康管理系统也给出了报警结论，见图3-2。

图3-1 设备概况与测试布置示意

图3-2 自诊断结果界面

04 分析师复核

4.1 6#测点数据分析

如图4-1（a）和图4-1（b）所示分别为6#测点在4月6日和5月11日的振动加速度信号频域结果。由图可知，6#测点轴承振动信号的加速度频谱图上始终存在频率约为450Hz的1倍、2倍（约为900Hz）谐频的能量簇。根据以往经验并结合特征值趋势可知，该测点疑似存在磨损缺陷，结合图2特征值趋势可知，5月11日的特征值幅值相较于4月6日明显增大，且出现：异常特征值频次增多、异常值呈现高度聚类特性，建议进行重点检查。

（a）4月6日

（b）5月11日

图4-1 6#测点信号的频域结果

（a）4月6日

（b）5月11日

图4-2 6#测点信号的振动特征值变化趋势

4.2 8#测点数据分析

如图4-3所示为8#测点在4月6日的振动加速度信号频域结果。由图可知，与6#测点类似、8#测点轴承振动信号的加速度频谱上存在频率f约为453.6Hz、600Hz以及905Hz的能量集簇。根据以往经验并结合特征值趋势可知，该测点疑似存在磨损缺陷，但相较于6#测点、缺陷的劣化程度较小，但同样建议进行维护。

图4-3 4月6日 8#测点信号的频域结果

05 检修验证

如图5-1（a）所示，经运维人员拆卸检修后发现6#测点轴承存在内圈故障，内圈出现磨损及损伤、导致边缘部分出现翻卷。若未得到及时处理，该故障会进一步导致轴承完全失效，甚至引起更严重的设备故障。如图5-1（b）所示为8#测点轴承的现场拆解示意，由图可知，该轴承同样出现了异常，轴承表面存在磨损且在外圈部分发现铁屑，若未得到及时处理，该缺陷会持续影响轴承的润滑状态，进一步加剧磨损。

（a）6#测点对应轴承

（b）8#测点对应轴承

图5-1 6#和8#测点轴承现场拆解情况

06 客户价值

基于本方案针对行车轴承进行实时状态监测，可实现被检测设备早期缺陷的有效预警与劣化程度的精准感知，进而构筑被监测对象完整的设备健康度评价体系。