夏冬梅

（佛山職業(yè)技術學院）

摘　要：采用單一、獨立的監(jiān)測診斷方式已經(jīng)無法滿足大工業(yè)化的生產(chǎn)需求，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的存儲、特征提取和共享，開展設備狀態(tài)監(jiān)測和技術創(chuàng)新，是科技發(fā)展的主要趨勢，互聯(lián)網(wǎng) / 物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術的快速發(fā)展已經(jīng)為這一設想提供了可能。在線采集高線軋機軸承振動信號，提取故障特征，再基于高線軋機振動故障機理進行故障診斷分析，并提供行之有效的解決方案。

高線軋機設備具有運轉(zhuǎn)速度高、載荷變化頻繁、所軋制軋件溫度低的特點，設備的主要故障是主傳動設備的軸承、齒輪失效，占總設備故障時間的 50% 以上。而主傳動設備（包括預精軋機、精軋機、夾送輥和吐絲機等）是生產(chǎn)線中的關鍵精密設備，如果出現(xiàn)故障將造成整個生產(chǎn)線的產(chǎn)量減少或停機，維修處理時間長，維修費用昂貴。據(jù)不完全統(tǒng)計，機械設備故障有超過 70% 是振動故障，以軸承振動引起失效Z為普遍。因此，對高線軋機的檢測重心應該放在軸承故障信號的監(jiān)測與分析方面。下面通過對韶鋼煉軋廠高線軋機設備狀態(tài)監(jiān)測和技術創(chuàng)新，開展軸承振動在線監(jiān)測與故障診斷分析，并提出處理方法和改進方案。

1、系統(tǒng)介紹

在線振動監(jiān)測系統(tǒng)主要分為三大部分：在線計算機，現(xiàn)場檢測單元和振動傳感器。主要的檢測對象為精軋機、減定徑機和吐絲機等（見圖1）。

在每個齒輪箱位設置兩個監(jiān)測點，并安裝2個加速度傳感器，主要對加速度、速度和包絡值進行檢測。通過傳感器采集軋制過程中的軸承振動信號，現(xiàn)場檢測單元對數(shù)據(jù)進行提取、優(yōu)化，再傳遞給在線診斷軟件分析，實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)控。

2、應用實例

2.1預精軋機齒輪箱軸承故障診斷及處理

2.1.1故障現(xiàn)象及分析

現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)部分精軋機齒輪箱在輸入軸監(jiān)測點的振動數(shù)值超過系統(tǒng)設置的報警值。

分析：研究其頻譜圖，在軸承內(nèi)圈連續(xù)滾動、而外圈處于靜止狀態(tài)時，對圓錐滾子軸承的故障頻率特征進行計算，得到外圈故障頻率數(shù)值：BPFO=16.10×14.1161=227.26Hz。

結論：該軸承外圈發(fā)生的故障頻率1、2、3 倍的頻振幅數(shù)值均超過 1 個，由此斷定該軸承外圈發(fā)生損壞。

2.1.2故障處理及改進

處理：利用機械設備大修，對齒輪箱進行解體，發(fā)現(xiàn)圓錐滾子軸承外圈內(nèi)滾道表面有嚴重壓痕。更換軸承，輸入軸包絡信號后，振動總數(shù)值有所下降。

改進：該軸承故障主要是由于交流變頻電機引起軸承過電流現(xiàn)象，使軸承發(fā)生電蝕。因此，采取如下措施：在電機軸內(nèi)安裝接地碳刷，及時清掃粉塵；在變頻器處，增加信號濾波，提高信號分辨能力；電機軸承使用專業(yè)軸承，實現(xiàn)對電流進行隔斷。

2.2減定徑機變速箱軸承故障診斷及處理

減定徑機變速箱主要分為四個箱體，用ABCD代替。具有 20 組的離合器裝置，能夠有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化，并傳遞齒輪中間安裝有支撐軸承。

2.2.1故障現(xiàn)象及分析

現(xiàn)象：當?shù)陀谝鬁囟葧r，減定徑機 A 箱會發(fā)生異常振動，并在短時間內(nèi)速度提升較快。

分析：頻譜圖顯示峰值為71.9Hz，且存在諧波，需要對軋制φ13規(guī)格 A箱4檔齒輪內(nèi)軸承6034 C3進行計算驗證。A箱輸入軸和過橋軸之間設置有一級螺旋傘齒輪增速，其速比 i0=26/33；過橋軸和輸出軸之間存在4個檔位，分別為 i1=78/19，i2=69/27，i3=72/45，i4=65/65；當軋制 φ13 規(guī)格電機轉(zhuǎn)動速度為829.1r/min，換2檔之后，2檔齒輪內(nèi)軸承內(nèi)外圈同向轉(zhuǎn)動無速度差，換4擋后，內(nèi)軸承內(nèi)外圈同向旋轉(zhuǎn)存在一定速度差。軸承（SKF）滾動體直徑為26.988mm，節(jié)圓直徑為215mm，滾動體數(shù)量為15，接觸角 α=0°。

結論：該軸承外圈發(fā)生故障頻率 1、2、3、4 倍的頻振幅數(shù)值均超過 0.6mm/s。由此斷定，該軸承外圈發(fā)生損壞。此時，必須立即停止工作，進行全面檢修。

2.2.2故障處理及改進

處理：對減定徑機組進行構件解體后發(fā)現(xiàn)，軸承6034 C3 外圈內(nèi)滾道具有嚴重磨損現(xiàn)象。對軸承進行檢修、更換，設備的振動總數(shù)值有所下降，此時頻譜圖中軸承6034 C3 的