李振忠

摘要：隨著生產技術的提升，大多軋鋼廠都引進了板坯調寬設備——定寬機，該設備的投入大幅提高了粗軋工序的板坯調寬能力和尺寸精度，提高了上游工序連鑄坯的產量。本文以定寬機的在線振動監(jiān)測為思路，將機械振動的基礎理論通過與專用傳感器的數(shù)據采集、集成化的數(shù)據分析相結合，并拓展將其應用于各種復雜機械設備工況，完成相關振動分析和診斷。

關鍵詞：定寬機;振動;在線監(jiān)測

定寬機是目前世界上最先進的熱軋板坯寬度調整裝置，定寬機的使用將有如下至關重要的技術優(yōu)勢：一是可減少對來料板坯的規(guī)格限制，因為定寬機的每道次最大減寬量可達300mm以上。二是因減少了對來料板坯的規(guī)格限制，所以可提高上游連鑄機的產量。三是相對于常規(guī)立輥軋機而言，定寬壓力機軋制所產生邊部變形（狗骨）較小，從而提高板坯的減寬效率。四是由于經定寬壓力機軋制的板坯頭尾變形小，因此可減少切損，從而提高帶鋼的產品收得率。

定寬壓力機布置在粗除鱗機與R1粗軋機之間，將進入粗軋機前的板坯進行一道次的大壓下量減寬。板坯減寬的實現(xiàn)是由定寬機的兩個對稱布置的砧板（錘頭）從板坯的兩側連續(xù)拍打板坯來完成的。砧板（錘頭）拍打板坯邊部的動作是“走-?！笔讲僮?，即砧板（錘頭）接觸板坯的時候，板坯不向前運動，由砧板（錘頭）完成接觸區(qū)域板坯的減寬，當砧板（錘頭）離開板坯的時候，板坯開始向前運動，運行了一個設定的步長后停止，然后砧板（錘頭）進行繼續(xù)“拍打”板坯。定寬機循環(huán)完成此動作，從而一步一步地在整塊板坯的長度方向完成減寬軋制。

一、定寬機主傳動安裝和調試

（1）定寬機在使用中存在的問題。某軋鋼廠生產線選用的是德國西馬克技術的定寬機。這種定寬機結構相對簡單，布置形式相對合理，同時，此定寬機投入使用的故障率也很低。但是，定寬機也出現(xiàn)了一個在選型、設計、制造和施工期間都沒有能夠預見到的設備隱患——定寬機的主傳動減速機的安裝水平度在使用中出現(xiàn)了變化。定寬機的兩臺主傳動減速機，每臺重約72噸，分別安裝在兩塊獨立的、高度約為6米的混凝土基礎上。此混凝土基礎因定寬機設備布置的需要，被設計為倒“L”形的懸臂結構，定寬機主傳動減速機安裝于其上，且減速機輸出軸端也是懸臂布置。為確保減速機的安裝水平，此減速機在出廠前，在裝配和調整結束后，須將兩臺減速機整體吊裝至檢測平臺，將減速機以傳動中心線為基準進行調平，調平后，在減速機上箱體平面的四個角（兩臺減速機共八個角）進行打磨，以其中一個角的打磨面為基準“0”，再用水平儀觀測其余七個打磨面的標高，將觀測結果用鋼號打印在減速機上箱體的打磨面上。這么做的目的是為了便于減速機在安裝時，其安裝水平度的可靠控制。

采用以上減速機的安裝水平度檢查和驗收方法，該生產線定寬機完成安裝和調試，并正式投入使用。因定寬機的軋制力高達22000kN，最大側壓能力達到350mm，使得定寬機投入時的振動及噪音都大于常規(guī)立輥軋機。因定寬機主傳動減速機的這種特殊的懸臂安裝方式，及國內同行業(yè)對定寬機設備本身的使用維護還缺乏成熟的經驗，使得我們對定寬機相關設備的劣化傾向難以可靠掌控。因此，懷疑定寬機主減速機的安裝水平度如果出現(xiàn)偏離，將會導致更大的傳動噪音和振動。基于此，對定寬機主傳動減速機在投入后的水平度進行了觀測，發(fā)現(xiàn)其實際水平度的確已較投產時發(fā)生偏離。于是采用白鋼墊片對減速機水平進行重新調整，并定期觀測。

（2）水平度變化的影響。即使在第一次安裝時，將定寬機主傳動減速機安裝水平全部符合要求，但是經過一段時間使用，測試結果表明，定寬機主傳動減速機上測點位置發(fā)生明顯無規(guī)律的改變。因定寬機主傳動減速機安裝水平的這種非線性變化，會不可避免地導致其在傳動過程中出現(xiàn)較大的振動，由此會對主傳動減速機相關軸承、齒輪副產生不利影響。當定寬機主傳動減速機安裝水平度變化超過允許范圍，或振動比較嚴重時，需要停機進行水平調整，調整過程往往需要24～48小時，這種非計劃停機會造成巨大損失。

基于上述原因，需要對振動進行有效監(jiān)測和控制。由于振動產生的原因較復雜，設計、制造、安裝等環(huán)節(jié)都有可能存在，且因定寬機使用投入使用的需要，這些環(huán)節(jié)不可逆。這樣一來，對定寬機主傳動減速機的振動如能實現(xiàn)在線監(jiān)測，讓振動的實際情況得到實時監(jiān)測，不失為一個避免因長期振動而導致設備故障發(fā)生的好辦法。

二、定寬機振動的在線監(jiān)測方案

（一）方案概述

為了保證定寬機的安全、穩(wěn)定及長周期運行，更加科學地進行設備運行、檢修及維護，必須對其采用在線監(jiān)測的方式實現(xiàn)設備狀態(tài)受控。振動在線監(jiān)測系統(tǒng)實施將定寬機全面的納入狀態(tài)監(jiān)測范圍，對設備安全運行及科學維修提供決策支持，幫助優(yōu)化設備的運行，使設備管理水平再上一個新的臺階。

（二）定寬機在線振動監(jiān)測實施方案

對于定寬機這種低速重載的專用設備，可采用RH2000型在線監(jiān)測站進行監(jiān)測。RH2000可實現(xiàn)對設備振動信號的多通道同步監(jiān)測及轉速、溫度、電流等各種工藝量信號的實時監(jiān)測。可將實時采集的數(shù)據通過工廠內部以太網傳輸并存儲在服務器的數(shù)據庫中。

在線振動監(jiān)測實施方案只是硬件上的需求，為完成對振動數(shù)據的統(tǒng)計和分析，還需配置有可完成以上功能需求的軟件系統(tǒng)。對此，可采用Advanced EAM作為此綜合監(jiān)測方案的統(tǒng)一平臺，并具有以下功能特色：

（1）結構，方便系統(tǒng)的使用、維護。系統(tǒng)采用B/S架構，B/S結構即瀏覽器/服務器結構，瀏覽器為Internet網或局域網中的任何一臺計算機，該計算機不需安裝任何專用軟件;用戶只需通過IE方式訪問服務器IP或域名，打開服務器網頁，即可登錄該系統(tǒng)。

采用B/S結構的優(yōu)點首先是使用方便，可以使得管理人員和專業(yè)分析人員對設備狀態(tài)的了解和分析做到“隨時隨地”;其次是維護方便，系統(tǒng)的維護和升級全部在服務器端進行，專業(yè)分析人員和管理人員不必擔心自己的計算機重新安裝或系統(tǒng)升級。

（2）自動報警。系統(tǒng)能夠根據預先設定自動識別設備狀態(tài)，進行相應等級的自動報警，并支持對報警點和報警原因的查詢。這些預先設定是指對振動的各種時域和頻域指標以及其它工藝量（包括轉速、溫度、電流等）的統(tǒng)計報警設定，因此，狀態(tài)識別是在充分、完整的設備狀態(tài)信息基礎上實現(xiàn)的。系統(tǒng)還可將報警信號接入控制室，進行聲光報警，免除了人工查看數(shù)據的被動工作。

（3）設備狀態(tài)實時顯示與分析。系統(tǒng)提供多種分析工具，支持對采集數(shù)據的實時顯示與分析，包括時域波形、頻譜圖、軸心軌跡、瀑布圖、包絡解調等。系統(tǒng)的軸承數(shù)據庫支持對所有采集數(shù)據的自動頻率識別與標注。

（4）自動的報告生成功能。能將各種分析界面、特征頻率列表、設備總值列表、主要峰值列表、檢修計劃、備件計劃等生成到Word文檔中，便于用戶撰寫分析報告，為設備檢修提供詳實的數(shù)據支持，也降低了工作量。

（5）易于實現(xiàn)遠程診斷。系統(tǒng)采用B/S結構，使得監(jiān)測數(shù)據不再局限于一臺電腦，而是可以在網絡中的任意一臺計算機上實時顯示和分析，并可以實現(xiàn)設備的遠程診斷，從而大大提高綜合監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測和診斷的效率。

（6）開放性的數(shù)據平臺。Advanced EAM為各種設備信息化系統(tǒng)提供標準數(shù)據接口，可接入其他廠家設備、備件的數(shù)據。可跟其他管理系統(tǒng)如CMMS、ERP、EAM、DCS等無縫集成實現(xiàn)數(shù)據共享，為ERP和EAM系統(tǒng)中的設備管理子系統(tǒng)提供數(shù)據支撐，以更加科學的進行維修計劃制定和備品備件管理。

三、定寬機振動在線監(jiān)測數(shù)據分析

（1）定寬機運行負載態(tài)波譜主要特征。頻譜主要特征：主要能量集中在4000Hz以內，主要頻率構成成份54.75Hz，清晰顯示兩組，間隔都為54.75Hz，一組變頻載波頻率的整數(shù)倍3072Hz為中心，另外一組是電氣特征通過頻率的整數(shù)倍。其它部分也是如此。在其中一組電氣特征放大圖像上可以見到清晰的負載頻率——錘頭擠壓板坯的周期0.645Hz。

（2）定寬機減速機振動信號分析（以傳動側為例）。定寬機減速運行，長波形顯示負載態(tài)，波形特征宏觀上顯著周期性，載荷在初期較?。ㄓ晒に嚊Q定），隨著軋制進行，略微增加，局部有隨機性的較大的沖擊毛刺。初期負載特征是轉頻的0.63Hz。中后期波形有每回轉兩次重復性特征?？蛰d振動能量較小。

四、結論

總之，定寬機可以大幅提高粗軋工序的板坯調寬能力和尺寸精度，提高上游工序連鑄坯的產量。必須實現(xiàn)定寬機主傳動振動的在線監(jiān)測，做好實時監(jiān)測與故障分析，為及時、準確地把握設備狀態(tài)提供全面的機組狀態(tài)信號，可預防設備的突發(fā)性事故，減少生產線的非計劃停機。

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