徐建国

摘 要：介绍了广州港南沙港务有限公司1台岸桥安川起升电机损坏案例，分析了电机损坏原因。对于岸桥电机日常保养及检查，探讨了多种电机状态监测诊断技术，以期降低电机故障隐患和提高电机管理水平。

关键词：岸桥;起升电机;监测诊断技术

广州港南沙港务有限公司（以下简称南沙一期）先后投产的岸桥有19台，最早的一批岸桥为2004年投产。码头内19台岸桥的起升、小车、俯仰电机全部使用日本安川品牌电机，部分岸桥起升电机运行时间已超过35000小时。自岸桥投产以来，这些电机从未拆解保养也从未出现故障。在2017年4月份，南沙一期出现了首例岸桥起升电机故障，检修发现是电机输出端轴承损坏。由于岸桥起升电机采购价格昂贵，加上各码头多批次的岸桥起升电机型号规格不一定相同，因此起升电机在各码头比较难储备库存，如一旦岸桥起升电机损坏，停机修复时间会较长，对生产将产生严重影响。因此，及时掌握电机运行状态，开展电机状态监测诊断显得尤为重要。

1 岸桥起升电机损坏案例及分析

1.1 电机异常现象

2017年4月南沙一期岸桥QC10起升机构在高速运行状态下传出异响，QC10起升机构由两台500KW安川电机驱动，经初步检查异响来自于2#起升电机，检查两台电机外围、供电线路、输入输出参数等后，未发现明显异常，随后将两台电机输出端负载脱开，单独测试电机状态，经测试，2#起升电机低速运行正常，但高速运行电机会发出低沉异响、电机会轻微振动，2#电机在更换编码器、重新自学习后，电机依然异响、振动，判断可能是电机轴承损坏。

1.2 電机维修过程

针对问题，QC10起升电机原计划维修方案为：将2#起升电机拆下来发外解体维修保养，将双起升备用的副起升电机安装到QC10。但考虑到两台电机型号规格不一致，备用电机安装上去后底座需要另外开孔固定、电机固定支架筋板要另外焊接、电机接线盒位置错位等因素影响，因此未采用此方案。最终拟定的电机维修方案是QC10停机3天，2#起升电机发外解体维修。随后对QC10停机拆除起升电机维修，电机经过解体后，发现除了定子线圈灰尘较多外，其他未检查到明显异常。清洗干净电机输出端及非输出端轴承，发现输出端轴承滚道老化磨损、滚道内有一处坑槽，轴承品牌日本NTN，型号6230/C3。随后电机在更换轴承、绕组清洁、校验动平衡后，装配测试正常并将已修复电机安装上QC10，起升机构异响消除。

1.3 轴承损坏原因分析

南沙一期岸桥QC10为2005年投产，至2017年4月起升电机运行时间超过35000小时，在南沙一期码头所有岸桥中，虽然这台岸桥起升电机运行时间不是最长的（最长超过36000小时），但也居于前列。以下为电机轴承损坏原因分析：

（1）电机输出端、非输出端轴承表面都有黑色油性斑纹由轴承过热造成，应为注油过多，油品在滚子间搅拌轴承散热不良导致温度升高，油品色料在轴承表面形成斑纹;

（2）电机输出端、非输出端轴承内外滚道表面粗糙有斑纹和点蚀，见图1。成因是轴承进入疲劳期，滚道淬硬层磨损变薄脱落金属粉末增加造成;

（3）电机输出端轴承外滚道有一处坑槽，见图2，综合判断正是此处坑槽导致电机异响、振动。成因是轴承滚道老化磨损淬硬层变薄，轴承游隙增大，冲击加剧使点蚀孔扩大为坑槽;

（4）QC10于2017年3月8日起升减速箱大修后，减速箱比电机轴线高8丝，4月26日电机更换新轴承后反而电机比减速箱轴线高了10丝，说明更换轴承后电机轴提高了18丝，判断原轴承约有18丝的磨损;

（5）QC10起升减速箱有4次维修历史其中包括2次严重的齿轮崩齿记录，是起升减速箱损坏最为严重的岸桥。本次QC10起升电机轴承最早出现问题，和电机负载端的减速箱损坏有很大关系。

因此，电机长时间运行导致轴承滚道老化磨损，加上电机负载端减速箱多次损坏是导致电机轴承损坏的主要原因。面对此类问题，是否只能被动等待电机问题的出现并只能在相应问题扩大化后形成明显特征及表象后才能判断和进行维修呢，以下就此类问题进一步对电机状态监测诊断的预防技术予以介绍。

2 电机状态监测诊断技术

岸桥是集装箱码头最重要的前沿设备，岸桥长时间的停机维修保养会影响码头作业，类似南沙一期QC10 出现的电机问题停机三天造成生产损失及影响较大，因此如何保证岸桥在尽量不停机情况下，随时掌握起升电机运行状态，提前做好维修计划，就显得非常重要了。

电机状态监测诊断技术是通过采集电机运行中的各种状态，如温度、振动、声音、电流等，诊断电机运行状态，为电机保养及维修提供有效的决策数据。它能实现岸桥电机运行在不拆卸的情况下，通过对电机工作状态时各参数的检测和分析，判断电机是否存在异常和故障，及故障的位置和原因。电机状态诊断的技术需保证包含三点：（1）检测技术：电机安装的传感器及测量仪表能有效采集电机状态。（2）信号识别和处理技术：传感器采集的各类型数据能和诊断仪通讯。（3）预测技术：通过智能专业分析软件，评估电机状态。

目前已有相关的厂家针对电机状态监测诊断有了一些成熟的产品，以某公司的两款相关产品为例。

监测诊断技术。（1）智能传感器Smart Sensor。把智能传感器直接粘贴在电机上，见图3。多通道传感器通过无线通讯采集和发送数据到智能手机或平板电脑上，数据分析可同步在平板电脑或者手机上显示。电机上的传感器可测量电机振动和温度信息，通过电机振动频谱去分析电机工作状态、转子状态、轴承状态、转速等。

（2）Machsense-P 便携式故障分析。原理及结构：它是振动测量和电气测量相结合的方式，在电机表面各部位安装传感器测量电机振动，通过电流/电压测量分析电能质量、电机电气问题，由统一的工具和软件平台分析数据。测量工具标准套件见图4，它主要由振动传感器、电流钳表、智能软件等组成。

主要特点：智能软件能根据不同传动部件的设计和构造，相应的使用不同算法，增加了电机分析（自动转差率计算、负载标准化等）可靠性;使用多种分析工具（同时测量电流/电压、扭矩分析、振动等），有助于确定电机故障源。

可以检测的结果：在四个关键领域检测电机故障，包括：转子问题（转子条缺陷、偏心距、轴弯曲等）、轴承问题（轴承磨损、组件缺陷、润滑问题等）、安装（松动、错位、不平衡等）、供电质量（电压不平衡、谐波）。

3 结语

岸桥是集装箱码头最重要的装卸设备，岸桥起升电机的稳定运行对于码头生产及岸桥的安全性能至关重要。本文中介绍的岸桥起升电机损坏案例，值得其他码头借鉴。另外，针对岸桥电机运行监控和诊断，本文介绍的2种检测诊断技术可以作为参考，以期降低岸桥电机故障隐患和提高电机管理水平。

参考文献：

[1]潘爱华.起重机起升机构电动机的选用.起重运输机械，2006（7）.

[2]郭维.桥吊电机机械性能参数的统计特征与状态聚类分析.上海海事，2006.

[3]张瑜杰，章凯.智能岸桥监控预测系统.科技创新，2017（3）.