朱印涛

摘要：现如今，我国是互联网发展的新时期，主要对轧钢产线重点设备，如加热炉风机、主电机、齿轮箱等测点选择、监测方法进行探讨，并根据状态监测技术对常见故障进行相应的诊断与分析。

关键词：状态监测技术;轧钢机械;分析应用

引言

近年来，随着各种先进科学技术与机械设备的有机结合，使得机械设备进入了全新的发展时代，这种复杂的背景虽然为其提供了良好的發展环境，但是同时也给设备维修行业带来了诸多难题。

1测点的选择

由于某些轧钢设备在运行时其转速处于不恒定状态中，轧制钢坯时功率则在空载和满负荷之间不断的波动，由于过钢产生的冲击，因而可能出现的设备故障类型也相对较复杂。为了确保监测数据具有一定的可比性，形成真实有效的趋势图，点检周期、点检方式及测点的选择尤其重要。在测定数据时需遵循以下原则进行操作：1）每次采集数据时机器的工况需保持一致，并且所使用的采集仪器及测量方法也应该保持一致;2）每次采集数据时需在同一位置进行采集，这样不会由于激振源到测点的传递函数不同导致采集的结果存在差异;3）每次的采集定义应相同，通常而言故障响应频率超过1000HZ的振动，其采集数据参数应以加速度为主，故障响应频率在100-1000HZ范围内的振动，其采集数据参数应以速度为主，故障频率响应在10-100HZ范围内的振动，其采集数据参数应以位移为主。在线监测的过程中，轧钢设备的监测效果受测点变化的影响很大，故而在选择测点时应注意：1）测点宜选择在信号反应相对敏感的部位，如机座、轴承座等的承载区部位;2）测点位置应选振动信号传递路线最短的部位，以避免中间传递介质的出现;3）应强调测点的方向性，一般情况下振动监测的测点多选择在垂直（V）、水平（H）、轴向（A）三个方向，对于一些频率较低的振动，更要准确选择测点的方向;4）像轧钢机械这样的大型机械设备，更容易受到传递函数影响，因此在测振过程中还需进行多点检测。

2常见故障及诊断方法

2.1数据监测

轧钢机械设备在工作时，对轧件的轧制不连续进行，转速也不确定，功率也不确定，会在满负荷和空载中进行波动，导致故障增多，因此，对轧钢机械设备进行数据监测是非常重要的。为了保证监测数据的准确性，也具有可比性，就要遵循一定的原则，保证所比较的参数是相同条件下的，确保结果的准确性。1）监测方法目前，对轧钢机械设备进行监测，所用的仪器一般为巡检仪和智能轴承检测仪，利用这两种监测仪对轧钢机械设备的重要部位进行严格监测。首先，要对监测点进行合适地选择，在进行监测之前，必须要将监测点擦拭干净，定期对设备进行监测，并严格记录监测结果。在对结果进行记录后，绘制出详细的数据振动曲线图，对振动的变化情况进行跟踪，当振动值发生变化时，就表示这个监测点出现问题，可能产生故障。2）监测区域的确定在实际生产过程中，要保证准确的传输数据信号，就必须要选择准确的监测点，监测点和被检测的轧钢机械设备之间的信号路径要尽可能短，并保证在一条直线上，在轧钢机械设别的轴承负载区内选择监测点。

2.2不对中故障特征

转子的不对中指的是两根相互耦合的轴，其中心线不重合，这也是旋转机械的一类常见的典型故障，据统计旋转机械60%的故障是由转子不对中引起的。把常见的不对中分为平行不对中和角度不对中。其产生的原因包括：初始安装不对中、地基不均匀下沉、动态对中不良、轴承间隙改变、基础变形、、轴弯曲等。转子不对中的故障特征：当转子不对中时会在轴上产生一个附加轴向振动，因此把轴向振动的增大看成转子存在不对中明显征兆;在频谱特征方面：平行不对中主要在转子的垂直和水平方向上产生较高幅值的1倍、2倍转频峰值，角度不对中则表现为同频振动较为突出，它们的共同点是以转子转频的2倍频或4倍频为主，而且常伴有高次倍频。在振动相位方面，平行不对中的转子在两根轴上的径向振动相位差180°，而角度不对中时联轴器的轴向振动相位差180°。

2.3传感器选择

监测热轧机械振动信号主要是针对变转速、变负荷、低转速的减速机，反映转轴、齿轮和滚动轴承的故障信号，一般较多使用加速度传感器。由于轧钢机械振动故障频率范围较宽，特别是由于转速较低，存在较多的低频成分，而加速度传感器对低频振动不敏感，因此，引人测量轴振动的位移传感器（涡流传感器）。例如，磨损是轴承最常见的现象，它产生的振动在加速度传感器上难以清晰分辨，通过采用涡流传感器，不间断地测量探头体与旋转轴之间的相对间隙变化，可以发现轴承因磨损而发生的径向间隙的变化，做到故障的早期诊断。此外，位移传感器和加速度传感器的结合，能够扩大频率分析范围，可以有效地分析可能出现的各种故障频率成分，并可以通过对比分析，找到故障的真正原因。根据设备的结构，安装了多个传感器，限于篇幅，具体测点位置不便一一列出，原则上涡流传感器布置在减速机的输人和输出轴，加速度传感器布置在轴承座刚度较高的地方，并尽可能布置在载荷密度最大的地方，以便尽可能多地获取轴承外圈本身的振动信号。涡流传感器和加速度传感器分别选用lN一081一体化涡流传感器和As一030加速度传感器，它们具有体积小，可靠性高，抗干扰能力强等特点。

2.4齿轮箱的振动特征及诊断

齿轮箱是轧钢机械中较为常见的设备，是利用齿轮啮合来传递运动和动力的一种机械传动，其运行的好坏直接影响到整个机组的正常工作。在齿轮箱常见各类故障中，最容易发生故障就是齿轮失效（断齿、齿面疲劳、锈蚀、齿面磨损、齿面划痕等）。假如一对齿轮是理想渐开线形，并且齿轮刚度无穷大，那么这对齿轮在工作啮合时是不会产生振动的。但由于制造误差、润滑、材质刚度等影响，新齿轮在啮合时也会产生一定的振动。当齿轮出现缺陷时，振幅也会增大，也会出现一些新的频率成分，这些都是齿轮缺陷的特征频率。齿轮的特征频率主要有齿轮啮合频率、齿轮固有频率、边频带。对齿轮进行故障诊断最有效方法就是分析齿轮振动频谱的变化，其次是分析倒频谱。齿轮故障诊断首先看啮合频率幅值的高低;其次是要看啮合频率谐波的多少;最后看边频带的成分。

结语

随着冶金行业的发展，轧钢机械的自动化程度已达到了一个较高的水平，其结构日益复杂，而且实际运行过程工况复杂，具有高温、高压、高速等特点。事后维修和计划维修已经很难满足当下生产对设备的需求，从经济以及维修价值等方面考虑预防性维修已经成为了当下冶金行业必须面临的课题，以振动分析为基础的状态监测与故障诊断技术近年来发展迅速，其在冶金行业中的各类风机、主电机、轧机齿轮箱、齿轮机座等设备上都表现出了非常好的实际应用效果。

参考文献

[1]杨生贵，何险峰，杜永春.振动分析技术在分解槽减速机轴承故障诊断中的应用[J].设备管理与维修，2014（s1），22-25.

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[3]李巍，孔令彬.大型减速机故障状态的检测与诊断[J].水泥科技，2013（1），35-38.

（作者单位：河钢承钢板带事业部）