王 敏

(太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024)

0 引言

LG720冷軋管機組是由太原重工設計和生產(chǎn)的目前為止世界最大的冷軋管機組。由于冷軋管機組軋制時主機架作往復運動，會引起機架水平方向的沖擊振動，機架要承受較大的水平方向慣性力，從而影響了設備的安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。因此機架的振動及所承受的慣性力引起了設計和工藝人員以及用戶的高度關(guān)注。所以，本項目主要是在LG720冷軋管機組正常生產(chǎn)的條件下進行現(xiàn)場試驗及數(shù)據(jù)采集；通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的追蹤分析和研究，得出主機架所承受水平方向慣性力的大小及變化規(guī)律，為今后冷軋管機組的調(diào)試和改進提供第一手資料。

1 試驗分析研究方法

圖1為LG720冷軋管機組主機設備外觀圖。

圖1 LG720冷軋管機組主機設備外觀圖

由于LG720冷軋管機組軋制頻率很低，常規(guī)軋制頻率為10次/min～30次/min。因此，對于主機架的振動，一般加速度傳感器無法測試，必須使用專用超低頻加速度傳感器。本次試驗采用的專用超低頻加速度傳感器型號為991B，如圖2所示。加速度傳感器信號a接入動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀器，輸出加速度動態(tài)曲線。已知主機架質(zhì)量m=234 500 kg，根據(jù)牛頓第二定律F=ma，即可得到主機架所承受的慣性力?，F(xiàn)場加速度傳感器安裝位置如圖3所示。

圖2 991B專用超低頻加速度傳感器 圖3 現(xiàn)場加速度傳感器安裝位置

2 現(xiàn)場試驗軋制工況

2.1 現(xiàn)場試驗軋制毛管規(guī)格和成品管規(guī)格。

軋制毛管規(guī)格和成品管規(guī)格見表1。

表1 軋制毛管規(guī)格和成品管規(guī)格 mm

2.2 現(xiàn)場試驗電機轉(zhuǎn)速與軋制節(jié)奏

現(xiàn)場試驗分析研究以不同的電機轉(zhuǎn)速為不同工況，不同的電機轉(zhuǎn)速對應的冷軋管機組軋制節(jié)奏見表2。

表2 電機轉(zhuǎn)速與軋制節(jié)奏對應關(guān)系

3 主機架的振動特性及慣性力試驗分析研究結(jié)果

3.1 主機架振動加速度現(xiàn)場試驗研究結(jié)果

以軋制節(jié)奏從5次/min逐漸變?yōu)?2次/min為一個記錄循環(huán)，圖4為軋制節(jié)奏從5次/min逐漸變?yōu)?2次/min的主機架水平方向振動加速度曲線。從圖4中可以看出，軋制過程中主機架水平方向的振動加速度有突變現(xiàn)象，隨著軋制節(jié)奏的越來越快，主機架水平方向的振動加速度越來越大。

圖4 軋制節(jié)奏從5次/min逐漸變?yōu)?2次/min的主機架振動加速度曲線 圖5 軋制節(jié)奏為5次/min下的兩個往返循環(huán)振動加速度曲線 圖6 軋制節(jié)奏為6.8次/min下的三個往返循環(huán)振動加速度曲線

圖5～圖9為軋制節(jié)奏從5次/min逐漸變?yōu)?2次/min的主機架單個軋制頻率(節(jié)奏)下的振動加速度曲線。

3.2 主機架振動最大慣性力現(xiàn)場試驗研究結(jié)果

根據(jù)主機架振動加速度現(xiàn)場試驗時域分析結(jié)果可得每個軋制節(jié)奏下的最大加速度值，其中加速度為正說明加速度指向毛管進口方向，加速度為負說明加速度指向成品管出口方向，根據(jù)主機架質(zhì)量即可得出主機架所受最大慣性力，慣性力方向和加速度方向相同。主機架在不同軋制節(jié)奏下最大加速度及最大慣性力值見表3。從表3中可看出：在軋制節(jié)奏12次/min時，主機架正方向和負方向加速度和慣性力都達到最大，正方向和負方向最大加速度分別為3.43 m/s2和2.33 m/s2，相應的正方向和負方向最大慣性力分別為804.34 kN和546.39 kN。

圖7 軋制節(jié)奏為8.5次/min下的三個往返循環(huán)振動加速度曲線 圖8 軋制節(jié)奏為10次/min下的四個往返循環(huán)振動加速度曲線 圖9 軋制節(jié)奏為12次/min下的六個往返循環(huán)振動加速度曲線

表3 主機架在不同軋制節(jié)奏下最大加速度和最大慣性力值

3.3 主機架振動特性及慣性力變化規(guī)律研究結(jié)果

從圖5～圖9主機架振動加速度曲線可以看出：軋制節(jié)奏越低，主機架水平方向振動加速度曲線變化越小，隨著軋制節(jié)奏的越來越快，主機架水平方向振動加速度曲線變化越來越明顯，振動加速度越來越大；主機架從后(成品管出口端)極限位置向前極限位置移動進行軋制時，加速度為正，且越來越大，到主機架行程到前極限位置時，加速度達到正方向最大；主機架從前極限位置向后極限位置移動進行軋制時，加速度為負，且數(shù)值越來越大，到主機架行程到后極限位置時，加速度達到負方向最大。從表3數(shù)據(jù)可以看出：在每一個軋制節(jié)奏下總是正方向最大慣性力數(shù)值大于負方向最大慣性力數(shù)值。軋制節(jié)奏的變化引起主機架正負方向最大慣性力變化情況見表4。從表4可以看出：當軋制節(jié)奏從8.5次/min變化為10次/min時，正方向最大慣性力增加最大，增加了42.80%；當軋制節(jié)奏從6.8次/min變化為8.5次/min時，負方向最大慣性力增加最大，增加了19.77%。

表4 軋制節(jié)奏的變化引起主機架最大慣性力變化情況

4 結(jié)論

(1)在軋制過程中，隨著軋制節(jié)奏的變化，主機架水平方向的振動加速度有突變現(xiàn)象，隨著軋制節(jié)奏的越來越快，主機架振動加速度曲線變化越來越明顯，振動加速度越來越大。

(2)在軋制節(jié)奏12次/min時，主機架加速度和慣性力都達到最大，正方向和負方向最大加速度分別為3.43 m/s2和2.33 m/s2，相應的正方向和負方向最大慣性力分別為804.34 kN和546.39 kN。