高速无扭精轧机组设备故障诊断

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2001.06.018 第23卷第6期 北京科技大学学报 VoL.23 No.6 2001年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2001 高速无扭精轧机组设备故障诊断 高立新黄汉东谢江华 1)北京工业大学计算机学院，北京1000222)武钢大型厂高线车间、武汉4300803)武钢机电部设备诊断中心，武汉430080 摘要论述了对高速无扭精轧机组压帽，保护套和小伞齿轴故障诊断，通过实例说明：对于 高度机械化、自动化，连续化生产的设备能通过部件基频上振动峰值的变化发现设备故障， 关幢词精轧机；齿轮；设备诊断 分类号TH137 武钢高速线材精轧机组为Morgan-SMS型 1用设备诊断技术诊断压帽和保护 第5代精轧机.机架为V型互成90°布置，10个 套装配质量 机架安放于整体刚性底座上，由1台电机集体 传动.主电机通过增速机输人轴上的大齿轮直 轧制某些规格时部分高速机架（如：轧8 接带动2根输出轴，输出轴通过齿形联轴节与 mm以上规格时的2g和30'机架)需要空过，辊 两根传动轴相联，分别驱动左右两侧的奇数和 轴上不装辊环，而代之以压帽和保护套.由于是 偶数机架.每个机架包括1个锥齿轮箱和1个 集体传动，轧钢过程中这部分机架仍然要运转. 插入式辊箱，每个锥齿轮箱包含1根主传动轴、 由于压帽与保护套的定位形式，其安装易受操 1根伞齿轮轴和1根空转轴，主传动轴通过1对 作人员影响，安装质量难以保证.在生产实际中 螺旋伞齿轮带动伞齿轮轴，伞齿轮轴和空转轴 常因压帽与保护套未装好而产生不平衡，从而 通过】对斜齿圆柱齿轮相啮合，这2根轴又各 引起较大振动.振动若不加以控制就会引起油 自驱动1根辊轴.这10架轧机在轧线上的编号 膜轴承发热以至轧机跳闸甚至轴瓦脱落的事 依次为21至30，其中30机架为出口机架，最 故.利用设备诊断技术可以发现了振动问题，从 高轧制速度达120m/s.由于30机架轧制速度较 而使油膜轴承轴瓦脱落事故得到控制. 高，自投产特别是1999年以来曾几次出现问题， 1999年6月21轧制8mm规格线材，轧机 严重影响正常生产， 主令速度达满额的99%，虽然30机架空过，振 为了及时发现设备隐患，避免突发故障造 动仍然很大.经测试，在辊轴基频(219.314Hz) 成较大损失，决定采用设备诊断技术对该机组 上振动值大于6mm/s(图1).为避免再次出现轴 进行维修管理，取得了很好的效果. 瓦脱落事故，将精轧机主令速度降至满额的 95%,并更换一只情况不良的保护套.之后，重 8.01999年6月21I川 6.0 4.0 2.0 0.0△N 2.50 400.00 1000.00 1400.00 2000.00 f/Hz 图1测试数据 Fig.1 Measure data of diagnosis 收稿日期2001-04-24高立新男.48岁，高级「程师

第 2 3 卷 第 6 期 2 0 1 年 1 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U . i v e 花lyt o f s e le . e e a n d eT c 卜. o l o gy B e ij i n g Vb L2 3 N o . 6 D ec . 20 1 高速无扭精轧机组设备故障诊断 高立 新 黄汉 东 谢江华 l目匕京工业大学计算机学 院 ,北京 10 0 2 2) 武钢大型厂高线车间 , 武汉 4 3 0 0 80 3 )武钢机电部设备诊断中心 , 武汉 43 0 80 摘 要 论 述 了对 高速无扭 精轧机 组压 帽 、 保 护套 和小伞齿 轴故 障诊断 , 通 过实例 说明 : 对 于 高度机 械化 、 自动化 、 连续 化生产 的设 备能通过 部件基频 上振 动峰值的变化发 现设备故障 . 关挂词 精 轧机 ; 齿 轮 ; 设备 诊断 分类号 T H 一3 7 武钢高速线 材精 轧机组 为 M or g an 一 s M s 型 第 5 代精轧机 . 机架 为 V 型 互成 9 0 布置 , 10 个 机架安放于 整体刚性 底座 上 , 由 l 台电机集体 传动 . 主 电机通过增速机输人 轴 上的大齿轮直 接带动 2 根输出 轴 , 输 出轴通 过 齿 形 联轴节 与 两根传动轴相联 , 分别驱 动左右两 侧 的奇数 和 偶数机架 . 每个机架包括 1 个锥 齿轮箱 和 l 个 插入 式辊箱 , 每个锥齿 轮箱包含 1 根 主传动轴 、 1根伞齿轮轴和 1 根空转轴 , 主传动 轴通 过 l 对 螺旋伞齿轮带动伞齿轮轴 , 伞齿轮轴 和 空转轴 通过 1 对斜齿 圆 柱 齿轮相 啮 合 , 这 2 根 轴 又各 自驱动 1 根 辊轴 . 这 10 架轧机在轧 线 匕的编号 依次 为 21 # 至 3 0 “ , 其中 3 0 即机架 为 出 口 机架 , 最 高轧制速度达 12 0 耐5 . 由于 30 即机架轧制速度较 高 , 自投产特别是 19 9 年以来 曾几 次 出现问题 , 严重影响正 常生 产 . 为 了及 时发现设 备隐患 , 避免 突发 故障造 成较大损失 , 决 定采用设备诊 断技 术对 该机组 进 行维修管理 , 取得 了很好的效果 . 1 用设备诊断技术诊断压帽和保护 、 套装配质 , 轧制 某些 规格 时部分 高速机架 (如 : 轧 邮 m 们 n 以 上 规格时的 29 即和 3 0 #机架 )需要 空过 , 辊 轴上 不装辊环 , 而 代之以压 帽和保护套 . 由于是 集体传动 , 轧钢过程 中这部分机架仍然要运转 . 由于 压 帽与保护套的定位 形式 , 其安装易受操 作人员影 响 , 安装质量难 以 保证 . 在生 产实际 中 常 因压帽 与保护套未装好而 产生 不 平衡 , 从而 引 起较大 振 动 . 振 动若不 加 以 控制就会 引起油 膜轴 承 发 热 以 至 轧机跳 闸甚 至 轴 瓦 脱落 的 事 故 . 利 用 设备诊 断技术可 以 发现了振动 问 题 , 从 而 使油膜轴承轴瓦 脱落事故得到控制 . 19 9 9 年 6 月 2 1 轧制 小8 ~ 规格线材 , 轧机 主令速度达 满额 的 9 % , 虽 然 3酬机架空过 , 振 动仍然很大 . 经测 试 , 在辊轴基频 (Z 19 . 3 14 H z ) 上振动 值大于 6 m耐s( 图 1) . 为避免再 次出现轴 瓦脱 落事 故 , 将精轧 机 主 令速度 降至 满额 的 9 5% , 并更换 一 只情况 不 良的保护套 . 之后 , 重 8 . 0 } , , , , 年 6 ” ’ “ ’ 盲 6 ’ 0 { { 看 4 ’ 。 { l 2 . 50 4 0 0 . 0 0 1 0 0 0 . 0 0 1 4 0() . 0 0 f / H z 圈 1 测 试数据 Fig . l M e a s u er d a t a o f d加 g n o s is 程 师 2 0 0 0 . 0 0 收 稿 日期 2 001 一今24 高 立新 男 , 48 岁 , 高级 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 06. 018

·548. 北京科技大学学报 2001年第6期 测30机架振动，此时在辊轴基频上振动值已降 跳动却分别达到0.30mm和0.52mm. 为4.5mm/s.后来更换2根辊轴上的压帽和保护 经进一步检查发现，伞齿轮的固定键（双键） 套.重新启动轧机后（上令速度为满额的96%）， 承载面被压溃，伞齿轮内孔及轴外圆面均已磨 辊轴基频上振动值的峰值已降至1.1mm/s以下. 损，孔的磨损量达0.14mm,轴的磨损量达0.5 2用设备诊断技术发现小伞齿轴故 mm,轴上键槽承载面被压溃，深度分别达2.5 mm.伞齿轮与在轴上左右晃动，伞齿轮与轴承 障隐患 之间的隔离环内孔磨损，其所对应的轴颈部位 2月1日测试发现（如图2(a)所示）：伞齿轮 亦受到损伤.由于发现故障隐患及时，未使机组 轴基频149.352Hz的振动幅值已达5.872mm/s, 其他部件发生连锁损坏，同时也便于修复损伤 2,3,4阶谐波分量的振动幅值也急速上升，劣化 不太严重的零部件.检修完毕再次测试（如图2 趋势加速.锥箱解体后发现：虽然伞齿轮轴本身 (b)所示)可见：小伞齿轴频率176.76HZ振动值 的跳动仅0.02m,但伞齿轮的端面跳动和径向 已降到1.0mm/s以下 6.00 (a)2000年2月1日测试数据 4.50 : 3.00 1.50 0.00 1.00 (b)2000年：2月4日测试数据 0.75 0.50 0.25 0.00 0.63 400.00 1000.0 1400.00 2000.00 f/Hz 图2测试数据 Fig.2 Measure data of diagnosis 3 结论 案系统并在此基础上建立在线监测系统 对于高度机械化、自动化、连续化生产的设 参考文献 备，设备诊断技术是准确发现设备隐患，提供维 1陈克兴，李川奇.设备状态监测与故障诊断技术.北 京：科学技术文献出版社，19915 修决策，保证正常生产必不可少的技术手段.建 2邝朴生，蒋文科，刘淑度.设备诊断工程.北京：中国 议尽快建立高线精轧机组A线设备监测诊断档 农业科技出版杜，1997.8 Faults of No-twist Finishing Wire Rod Mill GAO Lixin".Huang Handong"XIE Jianghua 1)Beijing Industry University Computer College,Beijing 100022,Chian 2)WISGCO Wire Rod Mill,Wuhan 430080,China 3)WISGCO Machine Electricity Dpt.Equipment-diagnose Center,Wuhan 430080,China ABSTRACT Explains the equipment diagnosis(ED)for the 10-stand V-type finishing wire rod mill.Equi- pment diagnsis tecnique effects on measuring peak of vibration freguency which discovering trouble of equi- pment. KEY WORDS finishing mill group;gear;equipment diagnosis

. 5 4 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 年 第 期 2 00 6 测 3 0 臼机架振动 , 此 时在辊轴基频 上振 动值 已降 为 .4 5 m l对5 . 后来更换 2 根辊轴上 的压 帽和保护 套 . 重新启 动轧机后 ( 上令速 度 为 满额的 % % ) , 辊轴基频上振动 值的峰值已降至 l . l m耐 s 以 下 . 2 用设备诊断技术 发现小伞齿轴故 障隐患 2 月 l 日测试发现 (如图 2 (a )所示 ) : 伞齿轮 轴基频 149 . 3 52 H z 的振动 幅值 已 达 5 . 8 72 ~ s/, 2, 3 , 4 阶谐波分量 的 振 动 幅 值也急 速上 升 , 劣化 趋势加速 . 锥箱 解体后 发现 : 虽 然 伞齿轮轴本身 的跳 动仅 .0 02 m m , 但伞齿轮的端面跳 动和径 向 跳动 却分别达到 0 . 30 ~ 和 0 . 52 ~ . 经进一 步检查发现 , 伞齿轮的固定键 ( 双键 ) 承载 面 被压溃 , 伞 齿轮内 孔及 轴外 圆 面均 已 磨 损 , 孔 的磨损量达 0 . 14 ~ , 轴 的磨损量达 .0 5 m m , 轴上 键槽 承载面被压 溃 , 深度分别达 .2 5 r n 们比 . 伞齿轮与在轴 上左 右晃动 , 伞齿轮与轴 承 之 间 的隔离环 内孔磨损 , 其所 对应的 轴颈部位 亦受到损 伤 . 由于发现故障隐患 及 时 , 未使机组 其他部件发生 连锁损坏 , 同时也便 于修 复损伤 不 太严重的 零部件 . 检修完毕再次测 试 (如图 .2 b( )所示 ) 可 见 : 小伞齿轴频率 176 . 76 H Z 振 动值 已降到 l . o m n 灯s 以 下 . 6 . 0 0 0 ù、 à 4 ǎ 一。 3 . 00 0 . 0 0 1 . 0 0 习 一 ` a , 2 0 0 0 ` ,毛 2 ’」’ 日测试数据 志副一 一 ~ ( b ) 2 0 0 0 年 2 月 4 日测试数据 一 昌 。 . 5。 0 . 2 5 0 . 0 0 0 . 6 3 3 结论 4 0 0 . 0() 1 00 0 . 0 1 4 00 . 00 2 00 0 . 00 f / Hz 圈 2 测试数据 F咭 · 2 M ae s u er d a t a o f d妞 g n o s is 案 系统并在此基础上 建立 在线监测 系统 . 对 于高度机械化 、 自动化 、 连续化 生产 的设 备 , 设备诊断技术是 准确发 现设 备隐患 , 提供维 修决策 , 保证正 常生 产必 不 可少 的技术手段 . 建 议尽快 建立 高线 精轧机组 A 线设 备监测 诊断档 参 考 文 献 1 陈克 兴 , 李川 奇 . 设 备状态监 测与 故障诊断技 术 . 北 京 : 科 学技术文献出版社 , 19 91 . 5 2 邝朴生 ,蒋 文科 , 刘 淑霞 . 设备 诊断工程 . 北 京 : 中国 农业科 技 出版社 , 19 97 . 8 F a u lt s o f N o 一 tw i s t F i n i s h i n g iW r e oR d M ill GA O 乙抚i n ” , uH a n g aH n do n 扩 , , l ) B e ij ign I n d u s try U n i v e rs ity C o m p u t e r C o ll e g e , B e ij i n g 10 0 0 2 2 , C h ian J心石 iJ a n 动 u 砂 2 ) W I S G C O Wire R od M i ll . Whu an 4 3 00 8 0 , C h咖 3 ) W I S G C O M a e h i n e & E l e e t r i e ity D P t . E q u imP e nt 一 d i a gn o s e C e n te r, W u加川 4 30 0 8 0 . C h i n a A B S T R A C T Ex Pl a i n s ht e e q山Pm e n t d i a gn o s i s ( E D ) of r ht e 10 一 s t an d V 一钾p e if n i s h i n g w ir e r o d m ill . Eq ul - Pm e n t d i a gn s i s t e e n iq u e e fe c t s o n m e a s u r ign Pe ak o f v ib art i o n fr e g u en e y w h i c h id s c o v e inr g otr u b l e o f e q ul - p m e n t . K E Y W O RD S if n i s h i n g m ill gr o u P: g e a r : e q u iPm e n t d i a g n o s i s