易 慧

（江铜铜板带有限公司，江西 南昌 330096）

轧机电气设备振动是世界范围内钢板带轧制过程中难以控制的重要问题。轧机电气设备振动表现出多种形态，符合生产标准的只有垂直方向和水平方向振动，还有一部分需要根据轧机设备参数进行角度计算，在钢板带轧制过程中经常出现出现种种不准确、原因不明的“干扰振动”，这种不合理的设备振动会影响到钢板带的生产质量和生产效率。所以此次提出将测振传感器引用到设备状态监测中，形成一种基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法，以此来保障钢板带的有效生产。

1 基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法

测振传感器主要是用于监测铜板带轧制过程中轧机电气设备轴径振动和轴向位移，其监测的质量是与被测部位距离有直接关系的，所以首先要确定测振传感器的安装位置。由于轧机电气设备在作业过程中需要经常换轴、停机、抬轴，导致传感器也要经常跟随被测部位发生位置变化，增加了监测的复杂性，为了即保证传感器的监测质量，同时又保证传感器位置不会经过变化。在轧机电气设备的轴承径向和轴向各安装一个涡流传感器，抽象涡流传感器是用于监测铜板带轧制过程中轧机上风机的轴向移动，径向涡流传感器是用于监测轧机轴承的径向移动，这样实现了同时监测轧机轴承的垂直两个方向的移动情况[2]。除此之外由于轧机在铜板带轧制过程中的工作原理和空间限制，涡流传感器不能直接安装在轴承的正上方，所以为了最大限度的监测到轧机的轴承振动信号，涡流传感器要安装在靠近轴承附近，其具体安装位置如下图所示。

图1 涡流传感器安装图

在确定完涡流传感器的安装位置之后，还要根据最大夹角设计区分传感器采集的信号是正常振动信号还是偏离振动信号。在铜板带轧制过程中，轧机电气设备发出的振动属于垂直和水平振动，说明轧机电气设备处于正常作业状态；如果发出偏离垂直和水平方法的振动，说明轧机电气设备存在故障，所以传感器系统要实时计算出振动信号的角度，角度越大，则出现故障的几率越大。设振动信号的最大角度为α，根据动力学原理和勾股定理，其计算公式为：

公式（1）中R为轧机支撑轴的长度，r为轴承半径，l为涡流传感器探头长度，H是涡流传感器探头到支撑轴的距离，h为涡流传感器探头到轴承的距离。

通过合理的布置涡流传感器的安装位置和夹角计算，可以精准的监测出在铜板带轧制过程中轧机电气设备的运行状态，实现了轧机电气设备状态的实时监测。

2 实验

为了保证基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法的有效性，将其与传统的监测方法进行了对比实验。验证测振传感器在线监测效果。

2.1 实验设计

此次实验是在上海某机电工程学院热轧实验室中进行的，为了保证实验结果的有效性，两种方法监测的轧机电气设备选用相同型号和生产批次，其支撑轴R长度为150mm，轴承半径r为80mm，最高轧制速度为216m/min，最低轧制速度为126m/min，在设备最高轧制速度下，工作轴的旋转频率为3.15Hz，最低轧制速度时工作轴的旋转频率为1.34Hz。根据公式（1）计算出的该轧机电气设备在铜板带轧制过程中出现的最大倾角α=43°。根据所监测的轧机电气设备信息，此次使用的涡流传感器是由天瑞仪表电器公司生产的CWF-D3-07F型涡流传感器，该型号传感器是由前置传感器探头、后置器、直流电源组成，探头负责接收设备振动信号，后置器负责分析信号，在使用该传感器监测之前对其进行了性能校准。此次实验将用个两种方法对铜板带轧制过程中轧机电气设备运行状态进行5个小时的在线监测。

2.2 结果分析

将基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法用方法1表示，将传统监测方法用方法2表示，下表为五个小时内两种方法监测的检测效率和设备生产效率。

从表1可以明显的看出，基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法用方法的监测效率平均在620mm/h以上，最高的监测效率能达到671mm/h，并且轧机电气设备的生产效率也明显提高不少。

表1 两种方法监测的检测效率和设备生产效率

而传统的监测方法平均监测效率仅416mm/h，最高的监测效率实在设备运行的第一个小时内，之后都是处于下降趋势，并且设备的生产效率远远不及基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法用方法，证明了基于测振传感器的轧机电气设备的状态在线监测方法用方法具有较高的监测效率。

3 结语

此次根据铜板带轧制过程中轧机电气设备的状态监测需求设计了一种新的监测方法，首次测振传感器应用到轧机电气设备监测中，能够高效率的监测铜板带轧制过程中轧机电气设备的振动状态，并且根据设备振动频率和角度精准的分析出设备的运行状态，有效提高了轧机电气设备的生产效率，对促进工业经济发展起到了推动作用。