监控变速箱
齿轮箱(GB)用于改变机床轴的转速和扭矩或改变旋转轴的方向。GB的条件和寿命通常是终端用户感兴趣的，以提供连续的工厂运行。因此，GB状态监测是非常普遍的做法。
网格的质量对GB的寿命有很大的影响。网格的对齐和配合对轴的平行、轴向和角向位置非常敏感。假设齿轮已经被正确地设计和制造，啮合问题将引起其他根本原因的问题在系统中。重要的是要记住，变速箱系统是嵌入在一个扩展系统中，包括驱动机，被驱动机，联轴器，基础，任何连接到变速箱套管的管道，以及供油系统。这些组件之间相互关系的复杂性需要一个全面的监控系统来处理这些组件的影响。齿轮箱监测系统的目标是提供足够的信息来监测机器的现有状态，并能够诊断出问题的根本原因。
这篇Orbit文章给出了我们对GB监控的一些建议。更全面的描述可以从我们的GB申请指南中找到，该指南可从您当地的Bently Nevada (BN)销售经理处获得。
到目前为止，GB最常见的状态监测方法是振动，所有旋转资产都是如此。此外，通过监测油况和油颗粒(铁谱)以及轴承温度，还可以获得显著的附加价值。在这篇文章中，我们将只看一看振动部分。
国标的设计从传感器和监测角度为状态监测设定了一些基本标准。有很多不同的gb，但大多数可以分为以下三类:
- 高速GB带轴颈轴承
- 低速GB，设计相对简单，带有滚动轴承(REB)
- 低速GB，设计复杂，通常有行星级
齿轮的啮合会产生振动，用于分析国标的条件。重要的是要理解，不同于滚动元件轴承故障频率，齿轮啮合频率(GMF)是在GB处于完美状态时存在的。这包括GMF(齿数x轴转速)及其谐波，以及啮合中两轴的运行速度边带。当GB开始失效时，GMF及其谐波的振幅会发生变化，边带频率的振幅也会发生变化。如果不知道这些频率，GB状态监测将具有挑战性。这一信息在高速应用中也至关重要，因为在高速应用中并不总是容易找到满足线性频率范围3,25 x GMF的一般规则的加速度计。
必须注意的是，GMF并不是评估GB条件时唯一关注的频率。其他感兴趣的频率是牙齿重复频率和装配相位通过频率。请参阅BN GB应用指南，以获得更详细的信息。而且，在存在reb的情况下，很明显，它们的错误频率必须是已知的。
BN对GB换能器套件的建议是在每个轴颈和推力轴承上安装近测副，在套管上的适当位置安装三个加速度计，在水平、垂直和轴向进行测量。最重要的是，每个轴应该配备一个键相量(KP)。如果这是不可能的，或认为太贵，那么最小的仪器包括接近探头对安装在输入轴和输出轴轴承。一个加速度计是最小的。
高速GB的GMF在5000 Hz或以上的范围并不罕见。在这种情况下，满足3,25倍GMF的线性范围要求可能是具有挑战性的，而满足2,25倍GMF这样的要求并不罕见。联系您当地的BN销售经理，讨论我们的选择。
上述传感器套件将提供一组良好的状态监测数据:
XY配对:
- 轨道评估轴颈轴承状态
- 轨道评估轴不平衡情况
- 轴的位置评估对齐情况，包括国标内部和外部
加速度计:
- 加速度数据评估齿轮啮合
- 评估齿轮加载的加速度数据
- 速度数据，以评估不平衡，不对中和松动
- 氮化硼专利的边带能量比(SER)将有助于检测网格的变化
根据BN推荐，采用了单级减速级GB，因此每个轴承上安装了XY接近探头对，GB套管上安装了三个加速度计。显示问题的第一个症状是振动的增加，包括加速度和速度。其次是轴的振动增加，特别是在高速轴的盲端。一项详细的分析使我们有理由相信，这个小齿轮至少有两个齿坏了。机器被停止，事实上，齿轮上的几个齿已经失败，和失去的材料是在盲端，见图2。
这个GB没有振动仪器，我们用便携式Scout仪器进行常规数据收集。第一次收集数据时，我们注意到加速度波形上有很高的冲击力。这种冲击似乎每次革命都要发生一次。为了获得更高的置信度，我们收集了一个时间同步的平均数据。这清楚地表明单齿在进入网格时受到了冲击。在下一次大修GB被打开，它发现一个牙齿端有一个不同的轮廓从其他。
为了正确地监测齿的状况，建议每个齿轮阶段都有一个加速计。另外，建议至少安装一个轴向加速度计。如果上述传感器没有涵盖REB故障，则需要更多的加速度计。传感器数量的减少可能会使正确监测所有故障模式变得困难。轴转速信息在这种情况下也很重要，但如果转速信息，可能不需要专门的传感器。可以从控制系统中获得数字，或者如果GB是在匀速运行。
上述传感器套件将提供一组良好的状态监测数据:
加速度计:
- 加速度数据，以评估齿轮啮合和REB故障
- 评估齿轮加载的加速度数据
- 速度数据，以评估不平衡，不对中和松动
- 解调数据，以评估REB失效
- 氮化硼专利的边带能量比(SER)将有助于检测网格的变化
电厂有两个主冷却泵。夏季大修后，用便携式仪器测量发现，GB中振动的均方根由原来的~ 4mm /s提高到~ 14mm /s。唯一变化的光谱成分是GMF。波形非常清晰，Creast因子为1.90，所以没有影响。结论是牙齿相互啮合的方式发生了变化。在对石油进行分析时发现了一些东西，显示石油中有太多的水。换油后，振动水平恢复正常。
乙烯装置有4台海水泵，全部配备BN 1900/65A监控器和多个加速度计。在一次检修后，其中一个GB上的高频加速度值开始增加，而速度读数保持稳定，如图4所示。使用便携式仪器进行了额外的分析，结果显示GB高速轴上的REB失效症状。在趋势发展了几个月后，GB进行了大修，更换了失效的轴承。
当处理具有多个减阶的复杂GB时，或行星式设计时，频谱中会有很多网格频率和多个边带，除此之外，还有其他激励频率。通常，由于冲击激励和摩擦力，结构的固有频率也会存在。如果要确定GB故障的严重程度和位置，就必须知道所有这些频率。这类国标的一个典型例子是用于风力涡轮机的国标。速度非常慢的GB也可以在许多工业应用中发现，如纸浆、造纸、钢铁和化学工业。
传感器套件和分析方法与设计简单的低速GB没有什么不同。但是，光谱数据不一定能提供足够的信息来精确定位问题，加速度波形和解调波形可能会更有帮助。
在GB(图5)上，使用BN Wind观察到振动趋势有明显的步进变化。适应监控系统。撞击的间距表明中间竖井存在问题。内窥镜检查证实了这一点，通过显示一个破损的牙齿。
浆厂混合机由电动机驱动，四级国标，转速约为6rpm。系统配备了多个加速度计和System1状态监测软件。
在一次大修中，对混合器叶片进行了清洗，机组恢复运行后，振动值开始缓慢增加。工况监测组对该问题进行了调查，最后得出了混合器旋转方向错误的结论。洗涤过程需要向两个方向旋转，由于人为的错误，错误的方向被保留。混合器不仅工作效率较低，而且由于其设计为只向一个方向工作，因此有很高的破坏GB的风险。
Bently Nevada公司有多种不同的监测仪器，可用于国标监测。取决于许多方面，如关键的机器列车，司机和被驱动的机器，过程和速度变化，保护需要，使用的传感器的数量和类型，最好的选择可能是上述任何仪器。
联系您当地的BN销售经理，了解我们如何满足您对变速箱的监控需求。
佩特里NohynekBaker Hughes现场应用工程师Bently Nevada Digital Solutions