轴承震动检测技术在地铁机电设备中的应用

轴承震动检测技术在地铁机电设备中的应用

陈鹏

（西安市地下铁道有限责任公司运营分公司西安710016）

摘要：结合西安地铁空调机组轴承震动检测技术应用，明确轴承震动检测系统在地铁机电设备的使用范围和方法，为地铁机电设备运行消除隐患提供帮助。

关键词：地铁机电轴承震动

引言

地铁机电设备包含环控、给排水、低压配电、电扶梯、屏蔽门、BAS、FAS、综合监控等一系列设备，其中大部分长期运转设备使用到轴承作为支撑机械旋转体的关键部件，特别是大型空调机组、风机、电扶梯等设备的轴承运行质量直接关系到设备运行的安全与稳定。本文就针对以上几种设备轴承增加震动检测技术提前预防设备故障方案进行简述。

1、隐患及现状分析

1.1设备现状：目前地铁空调机组、风机、电梯设备在设计时除了TVF、TEF具有轴承温度检测外，其余旋转部件均为设计相关的轴承检测手段，仅依靠维修人员定期检查，无法在运行过程中有效发现轴承存在的隐患或缺陷，造成设备故障停机或出现安全隐患。

2.1空调机组轴承隐患：使用皮带传动的大系统空调机组在传动轴轴承故障时，容易造成橡胶皮带摩擦产生烟雾送至地铁公共区，造成乘客恐慌，对于人员密集的地铁站来说，存在严重的踩踏隐患。全国地铁行业已出现多次由于空调机组轴承故障造成的皮带磨损、冒烟问题。

3.1扶梯隐患：扶梯由于存在大量的传动结构，特别是在电机、梯级链主轴等部位的轴承，一旦出现故障轻则造成梯级链偏磨、停梯等问题，重则造成梯级倒转乘客人身伤害等事件。

综上所述，提前发现轴承运行隐患对于地铁机电设备安全平稳运行十分重要，而加装轴承震动检测设备能有效预防突发故障的出现，避免设备隐患扩大。以下以空调机组为例，明确加装的方案和步骤。

2、加装方案

2.1硬件部分

2.1.1加装一体化震动变送器

图1震动变送器图示

如上图所示的连接部件，将连接件夹具近距离夹在轴承支架上，上端螺丝配合支架上的定位孔将连接件固定在轴承支架上，下端螺丝紧固。振动传感器螺丝紧固安装在连接件上，密切监测轴承的运行情况。所有螺丝紧固位置均采用乐泰螺纹锁固剂，确保可靠紧固，避免长期振动产生松脱现象。

轴承振动传感器的电流信号输出至机组箱体外面板上的接线盒，经转换后再传输至BAS和综合监控系统进行振动数据采集和监控。

2.1.2.接线原理图如下：

图2接线图图3安装示意

机组内部电线采用线夹固定走线至机组箱体外面板接线盒，外部电线出接线盒经过机房电线桥架引至空调机房BAS系统远端I/O箱模拟量采集模块，BAS系统对采集数据程序中进行设计算法精确处理后，再上传至综合监控系统进行实时监测。

2.1.3.震动变送器主要参数：

供电电源：24VDC±10%

量程：0~20mm/s

防护等级：IP65

频响：3~1000HZ

线性度：±1%

输出信号：电流输出：4~20mA（无源）

输出负载：≤500Ω（电源电压24V）

温度范围：

运行时：-20℃~+65℃

储存时：-40℃~+80℃

相对湿度：至95%，不冷凝

安装方式：垂直或水平安装

重量:约130g

2.2振动监测值设定

通过对样机震动采样数值的分析，同时参照《JBT8689-1998通风机振动检测及其限值》中“绕行支撑”标准的要求，可以以每60秒检测一次震动检测平均值作为设定值，平均值超过7.1时设置机组“故障报警”，平均值超过10.0时设计机组“故障停机”。

2.2.1设定报警值：7.1mm/s，超过报警值，BAS系统启动报警。人员在接报故障报警后对该机组停机，对风机部各零部件进行检查（包括：风机轴承、风机轴、皮带和带轮……）。

2.2.2设定停机保护值：10mm/s，超过停机保护值，BAS系统停止空调机组运行，立即检查和维修风机。

2.2.3BAS增加“趋势判断”。

比如，监控到的振动值在7.1mm/s~10mm/s之间时，如果如果振动数据一直在增大，可以重点监控该机组，对该机组的风机部各零部件安排高频次的检查，同时马上对轴承等零部件进行备货。

2.3软件编程

2.3.1BAS系统程序增加部分

2.3.1.1增加震动信号采集传输功能块

同时，可以增加判断条件：当震动达到某一设定值时，可自动启停空调机组。

根据采样数据在BAS程序中做如下设计：

2.3.1.1设定报警值：7.1mm/s，超过报警值，BAS系统启动报警。人员在接报故障报警后对该机组停机，对风机部各零部件进行检查（包括：风机轴承、风机轴、皮带和带轮……）。

2.3.1.2设定停机保护值：10mm/s，超过停机保护值，BAS系统停止空调机组运行，立即检查和维修风机。

2.3.1.3风机的启动过程可以设置一个延时信号，启动周期内的振动数据不作为有效数据进行采用。

2.3.2综合监控系统增加部分。

2.3.2.1综合监控数据库里增加震动采集量数据KEY值。

使用数据库的配置工具Configurator打开样机的数据库，在工具栏中选择Tools→LinkBackendDatabase，以及Backend、CoreApps、Project三个文件相应路径进行链接。增加五路口震动传输变量，只涉及到scada服务里的bas.cfg文件，所以修改该文件即可。

新增震动变量使用本站综合监控点表第一个备用地址（wlk_bas_ai476），此数据点属于AI点。

2.3.2.2综合监控界面增加监控图元

在相关综合监控界面增加震动数据显示图元，需打开人机界面的菜单栏系统-工具箱-FormatEdito对话框，在弹出的对话框的Filter中输入“*xa1_wlk_bas*”，找到“xal_wlk_bas_water”在其画面中加入震动数据显示图元，并在事件与报警栏中显示震动事件与报警栏。

图5、6综合监控图元及报警显示

三、结束语

目前已在西安地铁空调机组样机及全线加装了震动检测设备，使用情况良好，可以有效对震动异常轴承进行报警，避免了设备隐患造成更大的问题。同时，用于扶梯设备的轴承监测系统可以按照同样方式进行增加和配置，统一提高了设备的可用程度，保证地铁机电设备在运行过程中的监测及安全。