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数字孪生驱动智慧煤矿 博华科技“设备的好医生”? 煤矿输煤皮带电机轴裂纹故障早期精准预警——数字化转型典型应用

裂纹的预警诊断一直是状态监测领域的难题,转子一旦出现裂纹,很有可能导致运行中的转轴突然断裂,造成灾难性的设备事故,给生产带来难以估量的损失。旋转机械的转子如果设计或者加工方法不当(包括选材不当或结构不合理),或超负荷运行时间过长,或由于应力腐蚀、疲劳、蠕变等,会在转子原本存在诱发点的位置产生微裂纹,再加上由于较大而且变化的扭矩和径向载荷的持续作用,微裂纹逐渐扩展,最终发展成为宏观裂纹。基于设备振动的状态监测系统可以监测设备运行时的状态,但是在转子出现裂纹的初期,转子刚度变化微小,径向振动的幅值增长也不明显,所以传统的预警方法很难在早期预警轴裂纹故障。

储运中心至电厂的输煤皮带,为下游火电厂提供煤炭供应,一旦异常停机,会危及电厂的稳定运行,安全、经济、社会损失很大;且该输煤皮带系统,分布范围广,设备故障频发,经常导致非计划停机,造成非常大的损失,传统的人工巡检方式又由于准确性、实时性、全面性等方面的制约,难以及时发现设备异常,也难以实现故障的精确诊断分析,无法满足现代设备管理的需求,设备管理水平难以提升。基于此,该煤矿公司利用数字化转型的契机,为全厂动设备安装了融合数字孪生的在线状态监测与故障诊断系统
 煤矿下属某储运公司应用博华科技融合数字孪生的在线监测系统(图1),上线后一个多月的期间,成功预警5次设备故障,预知性维护能力显著提高。以某皮带机为例,2023年8月21日凌晨,电机振动加速度出现缓慢的上涨,基于数字孪生的BH5000智能诊断系统分析得出轴裂纹故障的结论;博华诊断工程师对智能诊断结论进行复核,确认分析结论的准确性,并及时和现场设备管理人员沟通;次日上午,现场设备管理人员根据预知性结果对电机进行检查,发现电机轴出现整周裂纹。

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图1 融合数字孪生的在线监测系统

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图2 智能诊断截图

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图3 检维修反馈

本次故障,博华科技BH5000监测系统及时捕捉设备异常,基于数字孪生的智能预警诊断系统准确给出了故障原因,并通过现场技术人员积极有效的沟通,避免轴断裂这样恶性事故的发生,对避免非计划停机,降低直接经济损失有着十分重大的意义,具有明显的社会效益和经济效益。
博华科技经过多年的积累,目前可以为客户提供有线、无线、离线“三线合一”的设备全生命周期管理解决方案,实现全天候设备状态监测、故障早期预警及故障原因诊断分析,形成以数字孪生和状态监测驱动的设备管理流程,实现事后维修到预知性维修的转变,避免事故发生并节约大量运营成本,推动设备智能化运维的发展,是数字化转型的典型应用,为智慧矿山建设提供有力的支撑。