基于在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的棒材故障診斷及維修

趙強(qiáng)

（河北鋼鐵集團(tuán)寶鋼一鋼軋廠，河北張家口075000）

基于在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的棒材故障診斷及維修

趙強(qiáng)

（河北鋼鐵集團(tuán)寶鋼一鋼軋廠，河北張家口075000）

R鋼棒材，經(jīng)過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析確定了故障隱患后，停機(jī)檢修，故障隱患與診斷位置相符，證實(shí)診斷正確，更換部件后設(shè)備故障消除。案例表明，單憑經(jīng)驗(yàn)和點(diǎn)檢有時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問(wèn)題，只有根據(jù)故障診斷系統(tǒng)所提供的振動(dòng)特征，再結(jié)合設(shè)備和生產(chǎn)參數(shù)來(lái)確定故障隱患，才能及時(shí)解決問(wèn)題。

振動(dòng)特征；故障診斷；旋轉(zhuǎn)機(jī)械；在線監(jiān)測(cè)

1 棒材故障檢測(cè)診斷的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

近年來(lái)，鋼鐵企業(yè)已從過(guò)去單純追求產(chǎn)量效益轉(zhuǎn)向產(chǎn)品質(zhì)量、新產(chǎn)品研發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新模式上來(lái)，隨之而來(lái)的是煉鐵、煉鋼、軋鋼技術(shù)的不斷發(fā)展。其中，棒材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造木工機(jī)械、陶瓷機(jī)械等各行各業(yè)中。由于棒材的使用范圍很廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。因此，對(duì)棒材的質(zhì)量要求也成為了關(guān)鍵，為了保證質(zhì)量需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行故障檢測(cè)［1-2］。

棒材精軋線作為鋼鐵加工中的關(guān)鍵設(shè)備，一直是我國(guó)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，棒材精軋生產(chǎn)系統(tǒng)正朝著大型化、復(fù)雜化、系統(tǒng)化和自動(dòng)化地方向迅速發(fā)展。這類(lèi)的大型復(fù)雜系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)帶來(lái)了一系列維護(hù)上的問(wèn)題:投資大、維修費(fèi)用高，一旦停機(jī)損失巨大，事故的后果嚴(yán)重。因此，精軋生產(chǎn)過(guò)程的故障檢測(cè)與診斷越來(lái)越受到人們的重視。棒材生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測(cè)與診斷，在企業(yè)日常安全生產(chǎn)運(yùn)行中起到了重要作用［3-5］。

當(dāng)前的棒材設(shè)備的故障診斷雖然對(duì)正常的企業(yè)生產(chǎn)起到了一定的作用，但依舊存在不少缺點(diǎn)。如檢測(cè)系統(tǒng)采用單一的振動(dòng)信號(hào)高頻譜分析信號(hào)源而忽略了壓力、溫度等其他信號(hào)源，從而使診斷準(zhǔn)確性降低。以及如何在故障早期階段有效提取故障微弱信號(hào)等都是故障檢測(cè)亟待解決的方面。與此同時(shí)國(guó)內(nèi)的診斷檢測(cè)技術(shù)雖得到了很大發(fā)展但在工業(yè)應(yīng)用的普及上還有待提高，同時(shí)與國(guó)外技術(shù)也還存在著一定差距［6-7］。

2 案例分析

2.1 背景介紹

R鋼盤(pán)螺在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共安裝了165個(gè)測(cè)點(diǎn)，精軋機(jī)組傳感器分布情況：19#～28#軋機(jī)各布置傳感器3個(gè)，電機(jī)上2個(gè)，增速箱上3個(gè)，21#精軋機(jī)上也設(shè)置了3個(gè)測(cè)點(diǎn)。R鋼盤(pán)螺生產(chǎn)線精軋機(jī)（僅含21#），傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D見(jiàn)圖1。

2.2 峰值趨勢(shì)分析

21#錐箱輸入軸，軸向7月31日～9月4日趨勢(shì)圖見(jiàn)圖2。從趨勢(shì)圖中可以看出，振動(dòng)峰值很不平穩(wěn)，呈階段性逐漸上升趨勢(shì)。

圖121 #精軋機(jī)傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D

圖221 #錐箱輸入軸趨勢(shì)圖

2.3 時(shí)域分析

21#錐箱輸入軸，軸向9月4日17：00時(shí)域分析波形圖見(jiàn)圖3。從圖中可以看出，時(shí)域振動(dòng)沖擊比較明顯。

圖321 #錐箱輸入軸時(shí)域分析波形圖

2.4 自相關(guān)分析

21#錐箱輸入軸，軸向9月4日17：00的自相關(guān)分析波形圖見(jiàn)圖4。從圖可以看出，自相關(guān)圖中有T=0.035549 s的等時(shí)間間隔，對(duì)應(yīng)的特征頻率為f=1/T=28.177 Hz，與III軸（錐箱II軸）轉(zhuǎn)頻27.63 Hz比較接近，說(shuō)明21架的III軸（錐箱II軸）有故障隱患征兆。

圖421 #錐箱輸入軸自相關(guān)分析波形圖

圖521 #錐箱輸入軸向自譜分析波形圖

2.5 自譜分析

圖6 輥箱油膜軸承燒損事故圖片

21#錐箱輸入軸，軸向9月4日17：00的自譜分析波形圖見(jiàn)圖5。從圖5中可以看出，在871.25 Hz處，幅值高達(dá)10.297 m/s2，與Z5/Z6嚙合頻率856.58 Hz比較接近，說(shuō)明Z5/Z6所在軸上的零部件有故障隱患征兆。同時(shí)圖5中，在871.25 Hz處的兩邊，有帶寬為27.55 Hz邊頻存在，與21架III軸（錐箱II軸）軸頻相近，這說(shuō)明21架III軸（錐箱II軸）部件上有故障隱患。建議廠方在點(diǎn)檢時(shí)，重點(diǎn)檢查21架III軸（錐箱II軸）上的零件。

2.6 檢修

10月拆箱，發(fā)現(xiàn)故障部位輥箱油膜軸承燒損（圖6），與診斷結(jié)論相符。

3 結(jié)論

案例表明，在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)專(zhuān)家系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)整理和分析，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)故障位置，對(duì)于設(shè)備的故障診斷具有準(zhǔn)確性和預(yù)知性。可及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備故障隱患，減小了因故障隱患被迫停機(jī)而帶來(lái)的損失。

［1］黃旭東.大棒材軋鋼生產(chǎn)線傳動(dòng)系統(tǒng)及其控制技術(shù)的研究［D］.天津大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，2014.

［2］石懷濤，宋文麗，袁哲，劉建昌.軋鋼機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)［J］.控制工程，2015，22（7）增刊.

［3］王宜祥.基于嵌入式與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)［D］.北京工業(yè)大學(xué)，2014.

［4］閔海斌.棒材連軋線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.電工技術(shù)，2014，（3）.

［5］任少虎.淺析棒材全連軋生產(chǎn)線的工藝特點(diǎn)及主要設(shè)備［J］.工藝與技術(shù)，2012，（21）.

［6］于文鑫，丁艷春，譚洪武，王軍.DSAD_V設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其在鋼聯(lián)棒材廠的應(yīng)用［J］.福建農(nóng)機(jī)，2015，（4）.

［7］馬海龍.復(fù)雜機(jī)電設(shè)備微弱特征提取與早期故障診斷方法研究［D］.北京工業(yè)大學(xué)，2011.

〔編輯 利文〕

TH17

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2016.11.33