熱軋定寬機安裝及振動監測

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測為思路，將機械振動的基礎理論通過與專用傳感器的數據采集、集成化的數據分析相結合，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勢：一是可減少對來料板坯的規格限制，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格限制，所以可提高上游連鑄機的產量。三是相對于常規立輥軋機而言，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）從板坯的兩側連續拍打板坯來完成的。砧板（錘頭）拍打板坯邊部的動作是“走-停”式操作，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“拍打”板坯。定寬機循環完成此動作，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，發現其實際水平度的確已較投產時發生偏離。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生明顯無規律的改變。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測和控制。由于振動產生的原因較復雜，設計、制造、安裝等環節都有可能存在，且因定寬機使用投入使用的需要，這些環節不可逆。這樣一來，對定寬機主傳動減速機的振動如能實現在線監測，讓振動的實際情況得到實時監測，不失為一個避免因長期振動而導致設備故障發生的好辦法。

二、定寬機振動的在線監測方案

（一）方案概述

為了保證定寬機的安全、穩定及長周期運行，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測的方式實現設備狀態受控。振動在線監測系統實施將定寬機全面的納入狀態監測范圍，對設備安全運行及科學維修提供決策支持，幫助優化設備的運行，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型在線監測站進行監測。RH2000可實現對設備振動信號的多通道同步監測及轉速、溫度、電流等各種工藝量信號的實時監測。可將實時采集的數據通過工廠內部以太網傳輸并存儲在服務器的數據庫中。

在線振動監測實施方案只是硬件上的需求，為完成對振動數據的統計和分析，還需配置有可完成以上功能需求的軟件系統。對此，可采用Advanced EAM作為此綜合監測方案的統一平臺，并具有以下功能特色：

（1）結構，方便系統的使用、維護。系統采用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。

采用B/S結構的優點首先是使用方便，可以使得管理人員和專業分析人員對設備狀態的了解和分析做到“隨時隨地”;其次是維護方便，系統的維護和升級全部在服務器端進行，專業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升級。

（2）自動報警。系統能夠根據預先設定自動識別設備狀態，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）的統計報警設定，因此，狀態識別是在充分、完整的設備狀態信息基礎上實現的。系統還可將報警信號接入控制室，進行聲光報警，免除了人工查看數據的被動工作。

（3）設備狀態實時顯示與分析。系統提供多種分析工具，支持對采集數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。系統的軸承數據庫支持對所有采集數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據支持，也降低了工作量。

（5）易于實現遠程診斷。系統采用B/S結構，使得監測數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，并可以實現設備的遠程診斷，從而大大提高綜合監測系統監測和診斷的效率。

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

三、定寬機振動在線監測數據分析

（1）定寬機運行負載態波譜主要特征。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倍3072Hz為中心，另外一組是電氣特征通過頻率的整數倍。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，波形特征宏觀上顯著周期性，載荷在初期較小（由工藝決定），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。空載振動能量較小。

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。必須實現定寬機主傳動振動的在線監測，做好實時監測與故障分析，為及時、準確地把握設備狀態提供全面的機組狀態信號，可預防設備的突發性事故，減少生產線的非計劃停機。

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