01 應用背景

起重機作為工業生產中不可或缺的重要機械設備，承擔起吊、搬運和安裝等重任，但限于實際使用環境的復雜性和漫長的使用周期，往往因各種因素降低了設備的安全性和可靠性，極端情況下可能導致嚴重的安全事故，對設備本身及作業人員安全構成巨大威脅，并造成重大的經濟損失。具體而言，起重機常見的故障問題包括電氣系統問題、機械部件損壞、載重超負荷以及因忽視定期維護和保養而導致的設備性能衰退和老化。

針對以上問題，亟需針對該設備特點研發一套機械設備的狀態監測與安全性評估系統，以便實時監測起重機的運行狀態，增強設備運行的安全性與可靠性。

02 應用方案

本方案依托溫振復合傳感器VBL30的簡易部署優勢，通過在行車走行部軸承端蓋上安裝溫振復合傳感器，牽引電機上安裝轉速傳感器，采集走行部軸承的振動／溫度數據和牽引電機的轉速數據，通過4G傳輸到云端服務器，最終利用系統搭載的自主智能診斷模塊對軸承數據進行診斷分析和健康管理。現場安裝方案如圖2-1所示。

圖2-1 監測方案示意

圖2-2 硬件參數、特點介紹

03 自診斷預警

2024年4~5月，行車軸承在線監測和健康管理系統陸續上報告警信息，提示A行車區域的6#、8#測點監測對應的軸承狀態存在異常，報警類型為：振動特征參量異常。溫振傳感器測點位置如圖3-1所示，健康管理系統也給出了報警結論，見圖3-2。

圖3-1 設備概況與測試布置示意

圖3-2 自診斷結果界面

04 分析師復核

4.1 6#測點數據分析

如圖4-1（a）和圖4-1（b）所示分別為6#測點在4月6日和5月11日的振動加速度信號頻域結果。由圖可知，6#測點軸承振動信號的加速度頻譜圖上始終存在頻率約為450Hz的1倍、2倍（約為900Hz）諧頻的能量簇。根據以往經驗并結合特征值趨勢可知，該測點疑似存在磨損缺陷，結合圖2特征值趨勢可知，5月11日的特征值幅值相較于4月6日明顯增大，且出現：異常特征值頻次增多、異常值呈現高度聚類特性，建議進行重點檢查。

（a）4月6日

（b）5月11日

圖4-1 6#測點信號的頻域結果

（a）4月6日

（b）5月11日

圖4-2 6#測點信號的振動特征值變化趨勢

4.2 8#測點數據分析

如圖4-3所示為8#測點在4月6日的振動加速度信號頻域結果。由圖可知，與6#測點類似、8#測點軸承振動信號的加速度頻譜上存在頻率f約為453.6Hz、600Hz以及905Hz的能量集簇。根據以往經驗并結合特征值趨勢可知，該測點疑似存在磨損缺陷，但相較于6#測點、缺陷的劣化程度較小，但同樣建議進行維護。

圖4-3 4月6日 8#測點信號的頻域結果

05 檢修驗證

如圖5-1（a）所示，經運維人員拆卸檢修后發現6#測點軸承存在內圈故障，內圈出現磨損及損傷、導致邊緣部分出現翻卷。若未得到及時處理，該故障會進一步導致軸承完全失效，甚至引起更嚴重的設備故障。如圖5-1（b）所示為8#測點軸承的現場拆解示意，由圖可知，該軸承同樣出現了異常，軸承表面存在磨損且在外圈部分發現鐵屑，若未得到及時處理，該缺陷會持續影響軸承的潤滑狀態，進一步加劇磨損。

（a）6#測點對應軸承

（b）8#測點對應軸承

圖5-1 6#和8#測點軸承現場拆解情況

06 客戶價值

基于本方案針對行車軸承進行實時狀態監測，可實現被檢測設備早期缺陷的有效預警與劣化程度的精準感知，進而構筑被監測對象完整的設備健康度評價體系。