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王宏志-風(fēng)電機(jī)組齒輪及軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)與失效分析
2015-02-01
來(lái)源:中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng)獨(dú)家報(bào)道
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另外對(duì)于震動(dòng)和噪聲,噪聲是擾民、環(huán)境污染,震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的故障和失效。因此我們對(duì)震動(dòng)監(jiān)測(cè)如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題以后,我們可以分析它的模態(tài),看看震動(dòng)的幅頻變化異常在什么地方,什么原因?qū)е碌模仡^可以采取什么樣的措施避免出現(xiàn)問(wèn)題。因此后面配套的問(wèn)題,是對(duì)這樣一個(gè)風(fēng)電機(jī)組,如何去減震隔震的問(wèn)題。我說(shuō)對(duì)于風(fēng)電來(lái)講,是我們把船舶上的一些成功的經(jīng)驗(yàn),和我們已經(jīng)做過(guò)的一些工作,把它可以移植過(guò)來(lái)。
對(duì)于適用對(duì)象,軸承、齒輪,這樣的摩擦副都是非常適用的。
這五年發(fā)展比較熱的是聲發(fā)射,主要解決裂紋的擴(kuò)展問(wèn)題,是一個(gè)裂紋的動(dòng)態(tài)的演變問(wèn)題。用聲發(fā)射監(jiān)測(cè)是一個(gè)很有效的手段,也可以用于磨損和腐蝕的監(jiān)測(cè)。它的基本原理跟震動(dòng)非常相似,這是我們國(guó)產(chǎn)的聲發(fā)射系統(tǒng),也是引進(jìn)技術(shù)消化吸收,是劉博士把它引進(jìn)過(guò)來(lái),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。它的基本的原理,從共性的理論來(lái)講跟震動(dòng)噪聲是一個(gè)原理,只是傳感器不一樣,用得是聲發(fā)射傳感器,對(duì)于裂紋的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)比較有效。我們找到一致性之后,可以把它平移和延伸到我們磨損和污染腐蝕控制。
最后一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)一下紅外監(jiān)測(cè),主要是對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。現(xiàn)在對(duì)風(fēng)電機(jī)組或者一些遠(yuǎn)程的,人跡罕至的一些地方,我們不太方便的地方,我們可以用紅外來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)我們的溫度。所有的物體都有釋放紅外線的特性,因此我們通過(guò)紅外傳感器可以捕捉信息,它主要就是有溫度可以輻射紅外線,經(jīng)過(guò)紅外探測(cè)器可以捕捉原始信號(hào),又可以進(jìn)一步擴(kuò)展。
我們現(xiàn)在主要的儀器有紅外點(diǎn)溫儀,特別是2003年非典的時(shí)候,溫度計(jì)都脫銷了,所有的交通口岸都是拿點(diǎn)溫儀,那時(shí)候點(diǎn)溫儀主要是進(jìn)口的,現(xiàn)在基本上實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。另外紅外熱成像。
它的主要特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)溫,測(cè)溫范圍非常廣。我們?cè)谳S承以及齒輪結(jié)合都是一個(gè)非常有效的手段。
紅色這一段就是紅外所覆蓋的波長(zhǎng)范圍,整個(gè)來(lái)講就是一個(gè)電磁波的其中一部分。紅外最大的特點(diǎn),對(duì)于風(fēng)場(chǎng)也是特別適用,它可以組網(wǎng),而且可以滿足我們智能化的發(fā)展,它不僅僅測(cè)溫,而且可以熱成像,叫可視化的問(wèn)題,有了大數(shù)據(jù)以后,可以出現(xiàn)圖象,這樣看起來(lái)更直觀。就像現(xiàn)在的變成軟件,所見(jiàn)即所用,你能見(jiàn)到的,就是你拿到的結(jié)果。看電視都是比較放松的時(shí)候,為什么?你看得是個(gè)畫(huà)面,如果給你枯燥的文字、枯燥的數(shù)據(jù),看起來(lái)可能一下就睡著了,因此我們說(shuō)后續(xù)大數(shù)據(jù)的發(fā)展,一個(gè)重要的發(fā)展過(guò)程,那就是這樣一個(gè)可視化的問(wèn)題。
我們第一個(gè)主題就給大家分享了一下,除了油以外,我們還有這樣一些手段。其實(shí)各個(gè)手段各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),我想對(duì)于不同的對(duì)象,我們可以有所側(cè)重合理選擇,這樣使我們對(duì)狀態(tài)評(píng)價(jià)和監(jiān)控,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)化。
下面我就想加快點(diǎn)速度,后面還有兩個(gè)主題,一個(gè)是失效分析。監(jiān)測(cè)完以后,出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù),最嚴(yán)重的就是出現(xiàn)了失效,失效是指產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能,這個(gè)喪失可以是部分喪失和完全喪失,當(dāng)然我們一般來(lái)講都是間接性的,是部分喪失。
失效的機(jī)理,主要是這樣四大類。磨損是最多的,腐蝕斷裂。另外我們風(fēng)電里頭,其實(shí)還有橡膠圈、有密封圈,我現(xiàn)在的一部分工作還做密封圈跟潤(rùn)滑油,以及使用過(guò)程中磨損變形龜列的,都屬于非金屬關(guān)鍵零部件的失效問(wèn)題。因?yàn)槲覀冿L(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)壽命是20年,因此要求密封圈,也要求不低于20年,這個(gè)其實(shí)是苛刻的要求。鋼是可以比較容易實(shí)現(xiàn)的,但是對(duì)于橡膠,特別是跟不同的潤(rùn)滑油工作的情況下,另外我們還有潮濕的環(huán)境的影響,高溫、低溫的影響,我們這個(gè)老化也是非常嚴(yán)重的。
失效分析,有不同的應(yīng)用的角度,可以研制階段、試用階段、使用階段以及修理階段,我們把它合理應(yīng)用,發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì),為我們完善產(chǎn)品提供合格產(chǎn)品和有效的技術(shù),提供重要信息,所以失效分析是一個(gè)非常重要的手段。那么這是一個(gè)基本的失效分析的流程,它主要是發(fā)現(xiàn)了異常的零部件以后,對(duì)異常的零部件要追根溯源,找它的發(fā)展機(jī)理。
我們?cè)谶@里有8個(gè)主要方面,結(jié)構(gòu)分析、宏觀的觀察,微觀的觀察,微觀觀察現(xiàn)在主要應(yīng)用的是掃描電鏡,我們現(xiàn)在表面分析的手段,設(shè)備不斷更新?lián)Q代,給我們提供了大量的尋找原因的有效的設(shè)備手段。
再一個(gè)所有的失效都不可避免的跟構(gòu)成零部件的成分密切相關(guān),這是一個(gè)不可或缺的因素,所以我們可以通過(guò)光譜儀,我們可以測(cè)定固態(tài)金屬零件的成分。另外我們可以做一些力學(xué)性的實(shí)驗(yàn),拉曲、彎伸、疲勞、硬度等等。另外成分決定組織,組織決定性能,零件的最終的組織跟制造工藝有關(guān),跟熱處理有關(guān),這里面很大的失效,其實(shí)是在工藝上,可能是制造工藝,可能是熱處理工藝,所以在這里邊也是一個(gè)非常重要的。
最后我們有些零件,我們不知道這個(gè)零件它的壽命有多長(zhǎng),我們可能要做破壞性的試驗(yàn),因此我們失效分析,特別是對(duì)新產(chǎn)品研制,升級(jí)換代的時(shí)候,對(duì)一些重要的關(guān)鍵零部件要做它的可靠性試驗(yàn),這個(gè)是我們模擬實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。失效分析是做升級(jí)換代和產(chǎn)品可靠性提高時(shí)候的一個(gè)重要的支持手段。
這個(gè)是我們做得齒輪的一個(gè)案例,大家看這是一個(gè)典型的膠合,這個(gè)齒輪大家看已經(jīng)面目全非了,已經(jīng)看不出它的輪廓了。這是它的齒墊,這個(gè)齒在這個(gè)地方斷了,更重要的這個(gè)齒下面,我們說(shuō)叫金板,齒根的以下的實(shí)體部分都被開(kāi)裂了,這是一個(gè)大的從動(dòng)齒輪的斷裂事項(xiàng)。
這個(gè)地方的局部,就是這個(gè)地方的斷口,這是宏觀的一個(gè)圖象,大家看有明顯的痕跡,因此失效分析來(lái)講,特別是對(duì)于斷裂,斷口分析是最重要的一個(gè)回縮記錄的原始數(shù)據(jù),這個(gè)就把斷口記錄下來(lái)了。
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