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1、BV专利技术- ShafTest主轴检验与监测解决方案 及案例分析 何磊 Bureau Veritas,Bucket Wheel Reclaimer Drive Shafts,Introduction - Why ShafTest?,Manual UT inspection is challenging! Only access to test from the ends? Complicated signals Is it a crack? Confirmation of key features of shaft geometry? Through transmission and mod
2、e conversions? Drawing of shaft do you have one at hand? Whats the history? Who did last report?,主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,BV的解决方案Shaftest专利技术 ShafTest是BV澳大利亚的专利技术 已经成功应用于澳大利亚、美国和西班牙等多个大型矿山、核电和铁路项目的重型机械 为Rio Tinto, BHP Billiton等客户监控设备运行情况、防范生产事故、合理安排设备维护和更换提供了具有重要价值的服务。,BV集团拥有ShafTest技术100%的专利，以及丰富的检验经验和
3、业绩 ShafTest相比于传统无损检测方式，更适合应用于风机主轴等拆卸困难，机舱轮毂内工作空间狭小的情况 是更加可靠和精确的对在役轴进行结构完整性评估的解决方案,主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest解决方案 ShafTest解决方案由三部分组成，包括： 对在役轴建模和计算检验周期 现场在线检测 后期数据分析与报告,主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest解决方案,在役轴建模,在计算机上根据轴的图纸建立CAD模型 对轴进行扫查并建立时间维度（对同一根轴） 对样轴进行扫查并建立空间维度（对同一类别轴） 样轴可以是库存轴，待检测轴或一起服役的其它轴,主轴故障
4、诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest解决方案,检验周期计算,检验周期取决于用户的商业意愿 相关规范和图纸中明确的缺陷容忍度，轴使用条件和环境 所有相关数据输入使用有限元工具 对交变载荷作用下轴内部疲劳缺陷的扩展和失效进行模拟 根据计算结果给出轴的检验周期,主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest解决方案,现场在线检测,主轴不需要拆卸 需要停机1-2小时 在役轴两端（或一端）去除防腐涂层 画出检测区域分割线 轴向扫查，获取和储存超声回波数据 采集信号的处理和缺陷识别,主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest解决方案,数据分析和报告,使用神经元网络
5、系统对信号进行分析，辨别缺陷信号和界面波形转换造成的伪缺陷信号 特殊方法计算 和BV数据库比对 检测设备界面显示分析结果： 沿轴向的轴横截面回波强度 某一截面上某检测分区内的回波强度 同一根轴不同时间段检测结果对比,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,背景介绍 华东地区规模最大和世界相对海拔最高的风力发电场，于1997年1月开工，1998年6月竣工。33台NEG Micon NM600风机。 2010年6月份14#风机主轴断裂，叶片和轮毂坠毁。 客户需要对其它32台同型号的风机主轴进行不拆卸无损检测，以判定是否还存在故障隐患。,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,主
6、轴工况分析 主轴连接叶片和齿轮箱（或发电机），将风能传递给发电机，是风力发电机整机的核心部件 同时承受来自叶片和齿轮箱的扭矩 同时承受来自叶片和齿轮箱作用在垂直方向的剪力和弯矩 交变载荷会引起疲劳裂纹的产生和扩展 疲劳裂纹在交变载荷作用下的扩展有突发性 突发性的断裂会引起主轴关联部件的损毁，停机，人员伤亡。,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,主轴工况分析 疲劳应力集中部位 连接轮毂的法兰盘与主轴轴承端盖间的圆弧过度区 靠近轴承端盖,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,轴类传统探伤方法 超声波探伤（UT）-内部缺陷 磁粉探伤（MT）-近表面缺陷，尤其适于检测疲劳裂纹
7、 渗透探伤（PT）-近表面开口型缺陷 通常在主轴锻件粗、精加工后进行检测，或在检修轴完全裸露时实施,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,UT、MT、PT对在役轴不适用性分析 在役风机主轴不可拆卸，轴承端盖、联轴器等联接部件不能移除 轴承端盖部位与轮毂联接法兰盘间距较小，且圆滑过渡，UT探头无法检测，MT、PT也无法操作 由于轴身多处台阶，故从端面对轴近表面缺陷进行UT检测无法进行,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,UT、MT、PT对在役轴不适用性分析 由于轴身多处台阶且轴有内孔，利用斜探头反射波探测轴端盖部位的缺陷无法进行 试图定制专用探头，通过轴中心孔进行探伤。
8、受限于中心孔径较小，且锈蚀，也不具有操作性 故此，常规NDE方法不适用于在役主轴检测,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest检测结果 3#主轴 发现缺陷信号,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,F3 red trace (suspect cracking) versus F18 blue trace (typical good shaft),案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest检测结果 3#主轴 卸载后本体发现肉眼可见裂纹，进行超声波复测 超声波检测使用WMB 70-4 /
9、WMB 60-4 / 2.5MHz 1616 K1 三种探头对主轴进行了检测 裂纹1部位由于裂纹走向问题，信号不是很明确，能检测到信号深度在8-10mm左右，裂纹2部位深度最高点达到12mm左右，裂纹3部位裂纹深度达到26mm左右。（由于裂纹深度测定，用常规A型脉冲超声波方法检测无法精确判定，所以实际裂纹深度可能还要大。）,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest检测结果 3#主轴 缺陷判定 综合所有检测数据以及现场实物分析，主轴存在焊接痕迹，判断裂纹起因可能是由于焊接原因导致，以下为焊接痕迹照片：,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest检测结果 26#主轴 检测结果 发现与3#同样缺陷，且原因相同，即主轴存在焊接痕迹，判断裂纹起因可能是由于焊接原因导致。,案例一 主轴故障诊断BV专利技术Shaftest,Shaftest检测结果 32根风机主轴，逐一进行ShafTest检测，排查出3#、26#有潜在缺陷存在； 对3#、26#风机主轴拆卸； 发现肉眼可见裂纹，均位于轴承端盖部位； 用常规UT方法进行复探，各裂纹深度大约在6-30mm范围不等； 在裂纹部位发现焊补痕迹 疑为主轴加工中存在焊补行为，并导致疲劳裂纹的产生。,
