基于在線振動(dòng)監(jiān)測系統(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)過在線監(jiān)測系統(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)來確定故障隱患，才能及時(shí)解決問題。

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

1 棒材故障檢測診斷的國內(nèi)外現(xiàn)狀

近年來，鋼鐵企業(yè)已從過去單純追求產(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，隨之而來的是煉鐵、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)量需要對生產(chǎn)線進(jìn)行故障檢測［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)帶來了一系列維護(hù)上的問題: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)過程的故障檢測與診斷越來越受到人們的重視。棒材生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測與診斷，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)。如檢測系統(tǒng)采用單一的振動(dòng)信號高頻譜分析信號源而忽略了壓力、溫度等其他信號源，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等都是故障檢測亟待解決的方面。與此同時(shí)國內(nèi)的診斷檢測技術(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鋼盤螺在線監(jiān)測系統(tǒng)共安裝了165個(gè)測點(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)測點(diǎn)。R鋼盤螺生產(chǎn)線精軋機(jī)（僅含21#），傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D見圖1。

2.2 峰值趨勢分析

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

圖121 #精軋機(jī)傳動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D

圖221 #錐箱輸入軸趨勢圖

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)測專家系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)整理和分析，能夠準(zhǔn)確預(yù)測故障位置，對于設(shè)備的故障診斷具有準(zhǔn)確性和預(yù)知性?？杉皶r(shí)檢測出設(shè)備故障隱患，減小了因故障隱患被迫停機(jī)而帶來的損失。

［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.基于嵌入式與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測與診斷系統(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