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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

轴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。

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