朱印濤

摘要：現(xiàn)如今，我國(guó)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新時(shí)期，主要對(duì)軋鋼產(chǎn)線重點(diǎn)設(shè)備，如加熱爐風(fēng)機(jī)、主電機(jī)、齒輪箱等測(cè)點(diǎn)選擇、監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行探討，并根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行相應(yīng)的診斷與分析。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù);軋鋼機(jī)械;分析應(yīng)用

引言

近年來(lái)，隨著各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，使得機(jī)械設(shè)備進(jìn)入了全新的發(fā)展時(shí)代，這種復(fù)雜的背景雖然為其提供了良好的發(fā)展環(huán)境，但是同時(shí)也給設(shè)備維修行業(yè)帶來(lái)了諸多難題。

1測(cè)點(diǎn)的選擇

由于某些軋鋼設(shè)備在運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)速處于不恒定狀態(tài)中，軋制鋼坯時(shí)功率則在空載和滿負(fù)荷之間不斷的波動(dòng)，由于過(guò)鋼產(chǎn)生的沖擊，因而可能出現(xiàn)的設(shè)備故障類型也相對(duì)較復(fù)雜。為了確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定的可比性，形成真實(shí)有效的趨勢(shì)圖，點(diǎn)檢周期、點(diǎn)檢方式及測(cè)點(diǎn)的選擇尤其重要。在測(cè)定數(shù)據(jù)時(shí)需遵循以下原則進(jìn)行操作：1）每次采集數(shù)據(jù)時(shí)機(jī)器的工況需保持一致，并且所使用的采集儀器及測(cè)量方法也應(yīng)該保持一致;2）每次采集數(shù)據(jù)時(shí)需在同一位置進(jìn)行采集，這樣不會(huì)由于激振源到測(cè)點(diǎn)的傳遞函數(shù)不同導(dǎo)致采集的結(jié)果存在差異;3）每次的采集定義應(yīng)相同，通常而言故障響應(yīng)頻率超過(guò)1000HZ的振動(dòng)，其采集數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)以加速度為主，故障響應(yīng)頻率在100-1000HZ范圍內(nèi)的振動(dòng)，其采集數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)以速度為主，故障頻率響應(yīng)在10-100HZ范圍內(nèi)的振動(dòng)，其采集數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)以位移為主。在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，軋鋼設(shè)備的監(jiān)測(cè)效果受測(cè)點(diǎn)變化的影響很大，故而在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意：1）測(cè)點(diǎn)宜選擇在信號(hào)反應(yīng)相對(duì)敏感的部位，如機(jī)座、軸承座等的承載區(qū)部位;2）測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)選振動(dòng)信號(hào)傳遞路線最短的部位，以避免中間傳遞介質(zhì)的出現(xiàn);3）應(yīng)強(qiáng)調(diào)測(cè)點(diǎn)的方向性，一般情況下振動(dòng)監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)多選擇在垂直（V）、水平（H）、軸向（A）三個(gè)方向，對(duì)于一些頻率較低的振動(dòng)，更要準(zhǔn)確選擇測(cè)點(diǎn)的方向;4）像軋鋼機(jī)械這樣的大型機(jī)械設(shè)備，更容易受到傳遞函數(shù)影響，因此在測(cè)振過(guò)程中還需進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)。

2常見(jiàn)故障及診斷方法

2.1數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

軋鋼機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)，對(duì)軋件的軋制不連續(xù)進(jìn)行，轉(zhuǎn)速也不確定，功率也不確定，會(huì)在滿負(fù)荷和空載中進(jìn)行波動(dòng)，導(dǎo)致故障增多，因此，對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是非常重要的。為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也具有可比性，就要遵循一定的原則，保證所比較的參數(shù)是相同條件下的，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。1）監(jiān)測(cè)方法目前，對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所用的儀器一般為巡檢儀和智能軸承檢測(cè)儀，利用這兩種監(jiān)測(cè)儀對(duì)軋鋼機(jī)械設(shè)備的重要部位進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。首先，要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合適地選擇，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)之前，必須要將監(jiān)測(cè)點(diǎn)擦拭干凈，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并嚴(yán)格記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果。在對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄后，繪制出詳細(xì)的數(shù)據(jù)振動(dòng)曲線圖，對(duì)振動(dòng)的變化情況進(jìn)行跟蹤，當(dāng)振動(dòng)值發(fā)生變化時(shí)，就表示這個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，可能產(chǎn)生故障。2）監(jiān)測(cè)區(qū)域的確定在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要保證準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，就必須要選擇準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)和被檢測(cè)的軋鋼機(jī)械設(shè)備之間的信號(hào)路徑要盡可能短，并保證在一條直線上，在軋鋼機(jī)械設(shè)別的軸承負(fù)載區(qū)內(nèi)選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.2不對(duì)中故障特征

轉(zhuǎn)子的不對(duì)中指的是兩根相互耦合的軸，其中心線不重合，這也是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一類常見(jiàn)的典型故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械60%的故障是由轉(zhuǎn)子不對(duì)中引起的。把常見(jiàn)的不對(duì)中分為平行不對(duì)中和角度不對(duì)中。其產(chǎn)生的原因包括：初始安裝不對(duì)中、地基不均勻下沉、動(dòng)態(tài)對(duì)中不良、軸承間隙改變、基礎(chǔ)變形、、軸彎曲等。轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障特征：當(dāng)轉(zhuǎn)子不對(duì)中時(shí)會(huì)在軸上產(chǎn)生一個(gè)附加軸向振動(dòng)，因此把軸向振動(dòng)的增大看成轉(zhuǎn)子存在不對(duì)中明顯征兆;在頻譜特征方面：平行不對(duì)中主要在轉(zhuǎn)子的垂直和水平方向上產(chǎn)生較高幅值的1倍、2倍轉(zhuǎn)頻峰值，角度不對(duì)中則表現(xiàn)為同頻振動(dòng)較為突出，它們的共同點(diǎn)是以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻的2倍頻或4倍頻為主，而且常伴有高次倍頻。在振動(dòng)相位方面，平行不對(duì)中的轉(zhuǎn)子在兩根軸上的徑向振動(dòng)相位差180°，而角度不對(duì)中時(shí)聯(lián)軸器的軸向振動(dòng)相位差180°。

2.3傳感器選擇

監(jiān)測(cè)熱軋機(jī)械振動(dòng)信號(hào)主要是針對(duì)變轉(zhuǎn)速、變負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速的減速機(jī)，反映轉(zhuǎn)軸、齒輪和滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)，一般較多使用加速度傳感器。由于軋鋼機(jī)械振動(dòng)故障頻率范圍較寬，特別是由于轉(zhuǎn)速較低，存在較多的低頻成分，而加速度傳感器對(duì)低頻振動(dòng)不敏感，因此，引人測(cè)量軸振動(dòng)的位移傳感器（渦流傳感器）。例如，磨損是軸承最常見(jiàn)的現(xiàn)象，它產(chǎn)生的振動(dòng)在加速度傳感器上難以清晰分辨，通過(guò)采用渦流傳感器，不間斷地測(cè)量探頭體與旋轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)間隙變化，可以發(fā)現(xiàn)軸承因磨損而發(fā)生的徑向間隙的變化，做到故障的早期診斷。此外，位移傳感器和加速度傳感器的結(jié)合，能夠擴(kuò)大頻率分析范圍，可以有效地分析可能出現(xiàn)的各種故障頻率成分，并可以通過(guò)對(duì)比分析，找到故障的真正原因。根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，安裝了多個(gè)傳感器，限于篇幅，具體測(cè)點(diǎn)位置不便一一列出，原則上渦流傳感器布置在減速機(jī)的輸人和輸出軸，加速度傳感器布置在軸承座剛度較高的地方，并盡可能布置在載荷密度最大的地方，以便盡可能多地獲取軸承外圈本身的振動(dòng)信號(hào)。渦流傳感器和加速度傳感器分別選用lN一081一體化渦流傳感器和As一030加速度傳感器，它們具有體積小，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.4齒輪箱的振動(dòng)特征及診斷

齒輪箱是軋鋼機(jī)械中較為常見(jiàn)的設(shè)備，是利用齒輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種機(jī)械傳動(dòng)，其運(yùn)行的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)組的正常工作。在齒輪箱常見(jiàn)各類故障中，最容易發(fā)生故障就是齒輪失效（斷齒、齒面疲勞、銹蝕、齒面磨損、齒面劃痕等）。假如一對(duì)齒輪是理想漸開(kāi)線形，并且齒輪剛度無(wú)窮大，那么這對(duì)齒輪在工作嚙合時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的。但由于制造誤差、潤(rùn)滑、材質(zhì)剛度等影響，新齒輪在嚙合時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)。當(dāng)齒輪出現(xiàn)缺陷時(shí)，振幅也會(huì)增大，也會(huì)出現(xiàn)一些新的頻率成分，這些都是齒輪缺陷的特征頻率。齒輪的特征頻率主要有齒輪嚙合頻率、齒輪固有頻率、邊頻帶。對(duì)齒輪進(jìn)行故障診斷最有效方法就是分析齒輪振動(dòng)頻譜的變化，其次是分析倒頻譜。齒輪故障診斷首先看嚙合頻率幅值的高低;其次是要看嚙合頻率諧波的多少;最后看邊頻帶的成分。

結(jié)語(yǔ)

隨著冶金行業(yè)的發(fā)展，軋鋼機(jī)械的自動(dòng)化程度已達(dá)到了一個(gè)較高的水平，其結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，而且實(shí)際運(yùn)行過(guò)程工況復(fù)雜，具有高溫、高壓、高速等特點(diǎn)。事后維修和計(jì)劃維修已經(jīng)很難滿足當(dāng)下生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的需求，從經(jīng)濟(jì)以及維修價(jià)值等方面考慮預(yù)防性維修已經(jīng)成為了當(dāng)下冶金行業(yè)必須面臨的課題，以振動(dòng)分析為基礎(chǔ)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，其在冶金行業(yè)中的各類風(fēng)機(jī)、主電機(jī)、軋機(jī)齒輪箱、齒輪機(jī)座等設(shè)備上都表現(xiàn)出了非常好的實(shí)際應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]楊生貴，何險(xiǎn)峰，杜永春.振動(dòng)分析技術(shù)在分解槽減速機(jī)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2014（s1），22-25.

[2]劉鐵嶺，陸喜勝，胡雷周.應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)擺剪主減速機(jī)預(yù)知性維修[J].冶金設(shè)備管理與維修，2017，35（2），68-70.

[3]李巍，孔令彬.大型減速機(jī)故障狀態(tài)的檢測(cè)與診斷[J].水泥科技，2013（1），35-38.

（作者單位：河鋼承鋼板帶事業(yè)部）