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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 VeritasBucket Wheel Reclaimer Drive ShaftsIntroduction - 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 mode convers
2、ions?Drawing of shaft do you have one at hand?Whats the history? Who did last report?4主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlBV的解决方案的解决方案Shaftest专利技术专利技术lShafTest是是BV澳大利亚的专利技术澳大利亚的专利技术l已经成功应用于澳大利亚、美国和西班已经成功应用于澳大利亚、美国和西班牙等多个大型矿山、核电和铁路项目的牙等多个大型矿山、核电和铁路项目的重型机械重型机械l为为Rio Tinto, BHP Billiton等客户监控设等客户监控设备运行情况、防范生
3、产事故、合理安排备运行情况、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设备维护和更换提供了具有重要价值的服务。服务。BV集团拥有集团拥有ShafTest技术技术100%的专利，以及丰富的检验经验和业绩的专利，以及丰富的检验经验和业绩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，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5主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftest
4、lShaftest解决方案解决方案lShafTest解决方案由三部分组成，包括：解决方案由三部分组成，包括：l对在役轴建模和计算检验周期对在役轴建模和计算检验周期l现场在线检测现场在线检测l后期数据分析与报告后期数据分析与报告 6主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest解决方案解决方案在役轴建模在役轴建模在计算机上根据轴的图纸建立在计算机上根据轴的图纸建立CAD模型模型对轴进行扫查并建立时间维度对同一根轴）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）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
5、起服役的其它轴样轴可以是库存轴，待检测轴或一起服役的其它轴7主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest解决方案解决方案检验周期计算检验周期计算检验周期取决于用户的商业意愿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根据计算结果给出轴的检验周期8主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Sh
6、aftestlShaftest解决方案解决方案现场在线检测现场在线检测主轴不需要拆卸主轴不需要拆卸需要停机需要停机1-2小时小时在役轴两端或一端去除防腐涂层在役轴两端或一端去除防腐涂层画出检测区域分割线画出检测区域分割线轴向扫查，获取和储存超声回波数据轴向扫查，获取和储存超声回波数据采集信号的处理和缺陷识别采集信号的处理和缺陷识别9主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest解决方案解决方案数据分析和报告数据分析和报告使用神经元网络系统对信号进行分析，辨别缺陷信号和界使用神经元网络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面波形转换造成的伪
7、缺陷信号特殊方法计算特殊方法计算和和BV数据库比对数据库比对检测设备界面显示分析结果：检测设备界面显示分析结果：沿轴向的轴横截面回波强度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同一根轴不同时间段检测结果对比10案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftestl背景介绍背景介绍l华东地区规模最大和世界相对海拔最高的风力发电场，于华东地区规模最大和世界相对海拔最高的风力发电场，于2019年年1月开工，月开工，2019年年6月竣工。月竣工。33台台NEG Micon NM600风机。风机。 l20
8、19年年6月份月份14#风机主轴断裂，叶片和轮毂坠毁。风机主轴断裂，叶片和轮毂坠毁。l客户需要对其它客户需要对其它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。测，以判定是否还存在故障隐患。11案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftestl主轴工况分析主轴工况分析l主轴连接叶片和齿轮箱或发电机）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，将风能传递给发电机，是风力发电机整机的核心部件电机整机的核心部件l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的扭矩l同时承受来自叶片和齿轮箱作用
9、在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垂直方向的剪力和弯矩l交变载荷会引起疲劳裂纹的产生和交变载荷会引起疲劳裂纹的产生和扩展扩展l疲劳裂纹在交变载荷作用下的扩展疲劳裂纹在交变载荷作用下的扩展有突发性有突发性l突发性的断裂会引起主轴关联部件突发性的断裂会引起主轴关联部件的损毁，停机，人员伤亡。的损毁，停机，人员伤亡。12案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftestl主轴工况分析主轴工况分析l疲劳应力集中部位疲劳应力集中部位l 连接轮毂的法兰盘与主轴轴承端盖间的圆弧过度区连接轮毂的法兰盘与主轴轴承端盖间的圆弧过度区l 靠近轴承端盖靠近轴承端盖13案例一案
10、例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftestl轴类传统探伤方法轴类传统探伤方法l超声波探伤超声波探伤UT）-内部缺陷内部缺陷l磁粉探伤磁粉探伤MT）-近表面缺陷，尤其适于检测疲劳裂纹近表面缺陷，尤其适于检测疲劳裂纹l渗透探伤渗透探伤PT）-近表面开口型缺陷近表面开口型缺陷l通常在主轴锻件粗、精加工后进行检测，或在检修轴完全裸通常在主轴锻件粗、精加工后进行检测，或在检修轴完全裸露时实施露时实施14案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlUT、MT、PT对在役轴不适用性分析对在役轴不适用性分析l在役风机主轴不可拆卸，轴承端盖、联轴器等联接部
11、件不能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移除l轴承端盖部位与轮毂联接法兰盘间距较小，且圆滑过渡，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，探头无法检测，MT、PT也无法操作也无法操作l由于轴身多处台阶，故从端面对轴近表面缺陷进行由于轴身多处台阶，故从端面对轴近表面缺陷进行UT检测检测无法进行无法进行15案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlUT、MT、PT对在役轴不适用性分析对在役轴不适用性分析l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
12、陷无法进行盖部位的缺陷无法进行l试图定制专用探头，通过轴中心孔进行探伤。受限于中心孔试图定制专用探头，通过轴中心孔进行探伤。受限于中心孔径较小，且锈蚀，也不具有操作性径较小，且锈蚀，也不具有操作性l故此，常规故此，常规NDE方法不适用于在役主轴检测方法不适用于在役主轴检测16案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest检测结果检测结果l 3#主轴主轴l 发现缺陷信号发现缺陷信号17案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术Shaftest18案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestF3 red t
13、race (suspect cracking) versus F18 blue trace (typical good shaft)19案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest检测结果检测结果l 3#主轴主轴 卸载后本体发现卸载后本体发现肉眼可见裂纹，进行超声波复肉眼可见裂纹，进行超声波复测测l超声波检测使用超声波检测使用WMB 70-4 /WMB 60-4 / 2.5MHz 1616 K1 三种探头对主轴进行了检三种探头对主轴进行了检测测l裂纹裂纹1部位由于裂纹走向问题，部位由于裂纹走向问题，信号不是很明确，能检测到信信号不是很明确，能检测
14、到信号深度在号深度在8-10mm左右，裂纹左右，裂纹2部位深度最高点达到部位深度最高点达到12mm左右，裂纹左右，裂纹3部位裂纹深度达部位裂纹深度达到到26mm左右。（由于裂纹深左右。（由于裂纹深度测定，用常规度测定，用常规A型脉冲超声型脉冲超声波方法检测无法精确判定，所波方法检测无法精确判定，所以实际裂纹深度可能还要大。）以实际裂纹深度可能还要大。）20案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest检测结果检测结果l 3#主轴主轴 缺陷判定缺陷判定l综合所有检测数据以及现场实物分析，主轴存在焊接痕迹，综合所有检测数据以及现场实物分析，主轴存在焊接
15、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：片：21案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest检测结果检测结果l 26#主轴主轴 检测结果检测结果 发现与发现与3#同样缺陷，且原因相同，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。致。22案例一案例一 主轴故障诊断主轴故障诊断BV专利技术专利技术ShaftestlShaftest检测结果检测结果l32根风机主轴，逐一进行根风机主轴，逐一进行ShafTest检测，排查出检测，排查出3#、26#有潜在缺陷存在；有潜在缺陷存在；l对对3#、26#风机主轴拆卸；风机主轴拆卸；l发现肉眼可见裂纹，均位于轴承端盖部位；发现肉眼可见裂纹，均位于轴承端盖部位；l用常规用常规UT方法进行复探，各裂纹深度大约在方法进行复探，各裂纹深度大约在6-30mm范范围不等；围不等；l在裂纹部位发现焊补痕迹在裂纹部位发现焊补痕迹l疑为主轴加工中存在焊补行为，并导致疲劳裂纹的产生。疑为主轴加工中存在焊补行为，并导致疲劳裂纹的产生。
