監(jiān)測(cè)診斷關(guān)鍵技術(shù)在高線軋機(jī)智能維修中的應(yīng)用

宋 明

（宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北宣化 075100）

0 引言

鋼鐵企業(yè)屬于典型的流程工業(yè)，具有如表1 所示的主要特征，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)管理是機(jī)器運(yùn)維的基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)性維修（狀態(tài)維修）是其中重要的維修方式，機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼廠智能維修的核心技術(shù)，為了迅速取得效果，必須用好無(wú)線測(cè)振、產(chǎn)生式規(guī)則和精度檢測(cè)這三項(xiàng)技術(shù)。無(wú)線測(cè)振技術(shù)極大地降低了機(jī)器檢測(cè)診斷成本，產(chǎn)生式規(guī)則是智能診斷系統(tǒng)的重要組成部分，只有保證機(jī)器功能精度才可能用最低成本生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品。

表1 流程工業(yè)的現(xiàn)狀及智能制造特征

1 無(wú)線測(cè)振技術(shù)

無(wú)線測(cè)振傳感器比有線傳感器的抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)闊o(wú)線測(cè)振傳感器的數(shù)據(jù)采集部分內(nèi)裝在傳感器殼體里，輸出的是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中不會(huì)變化。有線傳感器輸出的是模擬信號(hào)，受導(dǎo)線長(zhǎng)度影響較大，信號(hào)容易失真。

為了防止各種干擾，得到良好信噪比的振動(dòng)信號(hào)，無(wú)線測(cè)振傳感器設(shè)計(jì)時(shí)有如下特殊考慮：

（1）無(wú)線測(cè)振傳感器采用內(nèi)部電池電源供電，避免了來(lái)自供電電源線路的干擾。

（2）無(wú)線傳感器使用數(shù)字方式傳輸信號(hào)。所有采集的原始信號(hào)，在傳感器內(nèi)部被數(shù)字化。藍(lán)牙（Bluetooth）通信方式經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，其可靠性能已經(jīng)得到充分驗(yàn)證。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，可以確保數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確無(wú)誤地傳送給接收終端。

（3）傳感器的內(nèi)部電路與傳感器外殼完全隔離。

（4）無(wú)線測(cè)振傳感器能測(cè)量垂直、水平、軸向等3 個(gè)方向，可以減少測(cè)振點(diǎn)數(shù)，大幅度降低成本。

2019年5月28日，無(wú)線測(cè)振系統(tǒng)調(diào)試期間，發(fā)現(xiàn)28 架振動(dòng)值偏高（圖1），檢查發(fā)現(xiàn)錐箱錐軸定位軸承損壞（圖2），而此時(shí)檢修人員用五官檢測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

圖1 28 架振動(dòng)值偏高

2 產(chǎn)生式規(guī)則

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，對(duì)于希望在機(jī)器智能診斷方面開展工作的企業(yè)和個(gè)人，從產(chǎn)生式規(guī)則開始積累知識(shí)較好，通過(guò)齒輪裂紋和滾動(dòng)軸承嚴(yán)重?fù)p壞案例總結(jié)的產(chǎn)生式規(guī)則如下：

（1）如果出現(xiàn)齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率旁邊有邊頻，峰值呈上升趨勢(shì)，則軸承嚴(yán)重?fù)p壞的可能性70%。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈損壞見(jiàn)圖3。

圖2 軸承內(nèi)圈外圈嚴(yán)重磨損

（2）如果出現(xiàn)齒輪嚙合頻率，齒輪嚙合頻率旁邊有邊頻，峰值呈大波浪形狀態(tài)且沒(méi)有上升趨勢(shì)，則齒輪有裂紋的可能性60%。齒輪裂紋見(jiàn)圖4。

以上規(guī)則還需要更多的案例進(jìn)一步驗(yàn)證和完善，但在初始的智能診斷系統(tǒng)中增加這種規(guī)則，便于人員理解和軟件人員編程，也容易區(qū)別常見(jiàn)普通故障和少見(jiàn)惡性故障。

圖3 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈損壞

圖4 齒輪裂紋

3 機(jī)器精度

振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器的實(shí)際裝配精度未達(dá)到要求。如26#精軋機(jī)傘齒輪嚙合頻率圖顯示精軋機(jī)B26#錐箱傘齒輪嚙合頻率3727 Hz，并有軸轉(zhuǎn)頻為間隔的邊頻，最高的振動(dòng)幅值6.2 m/s2，該現(xiàn)象已經(jīng)在這臺(tái)精軋機(jī)上存在一年多時(shí)間，而其他軋機(jī)均沒(méi)有這種情況。

2005年8月1日上午9:00 吊起精軋B26#錐箱箱體，打開箱體檢查發(fā)現(xiàn)錐箱軸上Z1和軸上Z2的一對(duì)齒數(shù)為61 的傘齒輪間隙為0.29 mm，在正常范圍內(nèi)，裝配鉗工調(diào)整錐箱軸和軸的位置，使2 個(gè)傘齒輪的嚙合狀況達(dá)到最佳，齒側(cè)間隙0.28 mm，于8月1日晚8:30 恢復(fù)生產(chǎn)。由于錐箱軸和軸位置的調(diào)整，Z1和Z2齒輪嚙合情況達(dá)到最佳狀態(tài)，嚙合頻率3727 Hz 處的振動(dòng)幅值6.2 m/s2消失，這意味著B26#精軋機(jī)整體振動(dòng)下降，不僅可以延長(zhǎng)軸承齒輪等零部件的壽命，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量也能起到良好的作用。

提高機(jī)器的實(shí)際裝配精度，從0.29 mm 到0.28 mm，振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以通過(guò)特征頻率發(fā)現(xiàn)精度不足問(wèn)題，雖然增加振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)會(huì)增加成本，但先進(jìn)制造技術(shù)就是要以合理的成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，以滿足社會(huì)需求、使企業(yè)獲得較高的利潤(rùn)。

4 結(jié)語(yǔ)

為保證高線軋機(jī)安全穩(wěn)定高質(zhì)量的生產(chǎn)，需要充分發(fā)揮無(wú)線測(cè)振技術(shù)和產(chǎn)生式規(guī)則在智能監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)中的作用，振動(dòng)監(jiān)測(cè)還可以在機(jī)器功能精度監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮更大的作用。