GE 本特利风机振动监测系统-齿轮箱边带能量率故障检测
作者:哈尔滨众维同升科技有限公司 时间:2017-09-21 09:33

一、边带能量率作用描述

众所周知,齿轮箱用于改变速度和传动方向。所有这些通过各个转子上的齿轮啮合来完成,每一对旋转啮合的齿轮在相互作用中将会产生齿轮啮合频率GMF及其谐频2XGMF和3XGMF等。一对齿轮副在啮合过程中不仅会产生齿轮啮合频率及其谐频,还会有该转子的转频,即1X。齿轮啮合频率与转子转频相互调制,便在齿轮啮合频率两侧产生两个新频率的信号,即GMF+1X与GMF-1X,因为新的频率分别列于中心频率GMF两侧,因此称这两个新的频率为边带频率,简称边带。

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边带在啮合状况良好的齿轮副中通常很小,如果明显的齿轮故障,如出现磨损、点蚀、断齿等故障,边带的幅值会增长,有时甚至会超过中心频率,如下图所示:微信******_20170928093342.jpg

边带也不止一对,当故障如磨损逐渐发展时,边带数量也会增多,形成边带束,见下图所示:微信******_20170928093354.jpg

边带能量率正式基于多个边带能量与中心频率能量的相互比较来判断齿轮是否存在啮合故障,SER指数越高,说明齿轮啮合状态越差。

二、案例问题分析

本例中的齿轮箱是风力发电机组的齿轮箱,该齿轮箱为1级行星+2级平行布置。问题出现在中间级啮合的齿轮,如******框中所示:

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当追踪该位置的振动时,其振动趋势很平稳与其它机组相比,幅值也不高,在1g1.3g上下,如下图所示:微信******_20170928093430.jpg

2平行级振动趋势图

因为该机组只是从6月份开始进行监测,以前的数据无从对比。所以最好的方式是进行相同型号机组之间的比较。当检查其各个参数时,发现其2XGMF(蓝色曲线)3XGMF(棕色曲线)两侧的边带能量率比其它机组更大,参考下面的图形:

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其它机组第2平行级边带能量率趋势图

再结合频谱进行分析,如下面的高分辨率频谱图所示,可以发现在2XGMF两侧存在大量的边带束,而且幅值很高。

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2平行级高分辨率频谱图

三、检查结果

619日至21日用户对齿轮箱通过内窥镜检查,发现中间轴小齿轮齿断了,有些齿还有裂纹。如下所示,用户附上了检查结果及齿轮损坏照片。

四、处理验证

用户在2017年7月24日至8月1日对中间轴小齿轮进行更换处理,随后开机运行,检查第2平行级SER指数,此时指数明显低于齿轮更换前,见下图红色框中趋势值。

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2平行级边带能量率维修前后趋势图

综述,当齿轮箱中齿轮出现故障时,有时振动通频值并没有明显的变化,但此时不意味着设备没有问题,需要仔细观察SER指数的大小变化,该指数对反映齿轮啮合问题很灵敏,通常能够及时指出齿轮啮合存在的问题。