冶金生產(chǎn)中軋鋼機械振動原因與故障處理

李媛媛

（唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000）

在軋鋼機械的生產(chǎn)運行過程當(dāng)中，可能會出現(xiàn)各類故障，降低其運行的穩(wěn)定性，影響到正常的生產(chǎn)，如異常振動便是其最為常見的故障之一，并且由于振動還可能會引起其他的故障，從多個方面嚴(yán)重降低軋鋼生產(chǎn)的質(zhì)量、效率和安全性，為此我們應(yīng)當(dāng)將對軋鋼機械振動的原因分析與處理作為一個重要的課題，積極加強相關(guān)的研究、探討與實踐，以提高軋鋼機械運行的穩(wěn)定性，保障正常的軋鋼生產(chǎn)。

裝備制造業(yè)是我國的基礎(chǔ)行業(yè)，軋鋼機械設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用將直接影響我國的社會生產(chǎn)力。基于我國對裝備制造業(yè)提出的高質(zhì)量生產(chǎn)要求和精細(xì)化生產(chǎn)要求，切實掌握軋鋼機械振動故障的產(chǎn)生原因，提高故障診斷效率至關(guān)重要，是不斷優(yōu)化軋鋼機械設(shè)備生產(chǎn)流程，加強質(zhì)量管理體系建設(shè)的基礎(chǔ)[1]。

1 軋鋼機械振動的故障分析

1.1 轉(zhuǎn)子振動

轉(zhuǎn)子振動在鋼軋制設(shè)備中更為常見，原因有幾個。第一是由于在運行過程中，即轉(zhuǎn)子在軋機運行期間的狀態(tài)下，速度通常很高。由于轉(zhuǎn)速高，極易受到過度磨損，老化和振動的影響；第二是安裝期間轉(zhuǎn)子未嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且存在安裝遺漏，例如錯誤的安裝距離和相對位置比，從而導(dǎo)致安裝不合格。在這種情況下，當(dāng)軋機啟動并運行時，可能會產(chǎn)生振動，并且軋制生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。

1.2 電機振動

在軋鋼設(shè)備運行期間，發(fā)動機也是非常重要和必要的部件，它也與軋鋼生產(chǎn)的質(zhì)量，效率和安全性有關(guān)，并且還會在軋機中引起振動。例如，電動機本身有故障且不能平穩(wěn)運行，或者電動機和轉(zhuǎn)子的安裝不對稱且不符合安裝規(guī)范，則這會在軋機中引起振動。此外，如果電動機高速運行，定子和轉(zhuǎn)子之間的電壓不平衡會引起軸系統(tǒng)的振動，甚至可能導(dǎo)致嚴(yán)重的故障，例如松動和斷裂。

2 掌握軋鋼機械振動特征的必要性

在有力政策的支持下，我國軋鋼專用設(shè)備行業(yè)具有了優(yōu)良的發(fā)展空間和寬廣的發(fā)展平臺，以國家發(fā)改委《我國裝備制造業(yè)制度創(chuàng)新和世界裝備制造業(yè)發(fā)展情況》為基礎(chǔ)，軋鋼機械設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量有效提升，以下對掌握軋鋼機械振動特征的必要性進(jìn)行介紹。第一，在第四次工業(yè)革命影響下，相關(guān)現(xiàn)代化科技已經(jīng)在社會生產(chǎn)和機械制造中得以有效應(yīng)用，軋鋼機械設(shè)備的應(yīng)用覆蓋面逐步拓展，掌握軋鋼機械振動特征能夠?qū)S承的磨損情況進(jìn)行動態(tài)分析。基于軸承在軋鋼機械中的重要作用，實時掌握磨損情況，有助于提高機械設(shè)備維護(hù)的針對性，延長機械設(shè)備的使用年限[2]。第二，軋鋼機械振動將在一定程度上影響鋼錠、鋼坯制造質(zhì)量，掌握軋鋼機械振動特征，可在軸承技術(shù)動態(tài)觀測中建立明確的數(shù)據(jù)指標(biāo)和運行標(biāo)準(zhǔn)，有助于全面把握軋鋼機械設(shè)備運行狀態(tài)，并根據(jù)高質(zhì)量生產(chǎn)要求和精細(xì)化生產(chǎn)要求，實現(xiàn)生產(chǎn)流程優(yōu)化和機械設(shè)備更新，促進(jìn)我國裝備制造業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，提高社會生產(chǎn)力，加快我國的現(xiàn)代化發(fā)展步伐。由此可知，掌握軋鋼機械振動特征至關(guān)重要[3]。

3 軋鋼機械設(shè)備異常振動

3.1 轉(zhuǎn)子振動異常

由于轉(zhuǎn)子在安裝過程中所產(chǎn)生的誤差，導(dǎo)致在設(shè)備運行過程中因環(huán)境溫度的變化以及運行產(chǎn)生的壓力負(fù)荷影響下，轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)振動異常，出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸松動或轉(zhuǎn)子松動等現(xiàn)象，改變了轉(zhuǎn)子原有的頻率從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和軸承的損壞[4]。

3.2 電機振動故障

由于轉(zhuǎn)子安裝過程中的問題，包括安裝的不對稱等，或者轉(zhuǎn)子與定子之間的電壓不穩(wěn)定等，會導(dǎo)致電機在運行過程中不斷摩擦而出現(xiàn)松動、異常等問題。

3.3 齒輪機械振動異常

由于設(shè)備運行過程中速度較快、壓力較大，齒輪的波動幅度超過了其負(fù)載能力，齒輪會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損和尺根的斷裂問題，從而嚴(yán)重影響到軋鋼機械設(shè)備的良好運行。

3.4 滾動軸承故障

滾動軸承在設(shè)備運行過程中，由于外圈、內(nèi)圈等組件的通過頻率與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中計算出來的頻率數(shù)值不一致，則會引發(fā)設(shè)備的運行故障。

4 軋鋼機械設(shè)備的管理與維護(hù)中存在的問題

4.1 未能建立完善的軋鋼機械設(shè)備管理體系

當(dāng)前，大多數(shù)鋼廠缺乏對機器和設(shè)備管理的了解，無法創(chuàng)建必要的控制系統(tǒng)。結(jié)果，沒有“系統(tǒng)”可用于特定的管理工作，并且沒有考慮用于軋制生產(chǎn)和管理的特定技術(shù)。根據(jù)這些檔案，一個普遍的問題是，企業(yè)對鋼軋制設(shè)備的管理不善，缺乏規(guī)章制度[5]。引進(jìn)新設(shè)備后，一些企業(yè)沒有注冊使用新設(shè)備，這也是導(dǎo)致軋鋼管理混亂的重要因素。此外，一些鋼廠仍然存在。由于人員在日常生產(chǎn)中的高度機動性以及人員配置和日程安排的復(fù)雜性，因此各自的經(jīng)理無法在企業(yè)的生產(chǎn)中發(fā)揮適當(dāng)?shù)墓芾碜饔谩Ｔ谶M(jìn)行相關(guān)管理工作時，忽視了生產(chǎn)經(jīng)營者的有效管理，致使不能適當(dāng)?shù)鼐S持軋鋼機械設(shè)備的管理，加劇了軋鋼管理混亂的問題。

4.2 企業(yè)相關(guān)機械裝備較為落后，設(shè)備添置不合理

在當(dāng)今市場經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的條件下，它創(chuàng)造的競爭形式不容樂觀。當(dāng)今的市場經(jīng)濟主要集中于人才和技術(shù)的競爭。面對如此嚴(yán)峻的發(fā)展形勢，如果各鋼廠無法及時改變過時和過時的設(shè)備管理方式，將陷入困境，其生產(chǎn)和招標(biāo)將進(jìn)一步受到限制。因此，如何隨著企業(yè)的落后發(fā)展而改變形勢，適時改進(jìn)舊的機械管理方法，是企業(yè)快速、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。作為一名成功的企業(yè)管理者，必須在激烈的市場競爭中了解技術(shù)的發(fā)展，及時引進(jìn)先進(jìn)的軋鋼機和設(shè)備，并通過科學(xué)的管理提高企業(yè)的整體生產(chǎn)能力[6]。但是，考慮到各公司引進(jìn)軋鋼設(shè)備的現(xiàn)狀，大多數(shù)公司無法結(jié)合自己的條件來制定符合自身實際情況的設(shè)備采購計劃。同時，對市場上相關(guān)設(shè)備的發(fā)展前景缺乏正確的認(rèn)識是，所購買的機械設(shè)備根本無法解決和滿足企業(yè)生產(chǎn)的客觀需求。盡管有些企業(yè)引進(jìn)了先進(jìn)的機械設(shè)備，但是其使用效率顯然不足，導(dǎo)致設(shè)備的停機時間延長，這不僅消耗了企業(yè)資源，同時也限制了企業(yè)的長期發(fā)展[7]。為了使機械設(shè)備的生產(chǎn)效率最大化，一些軋鋼企業(yè)無意中增加了機械設(shè)備的數(shù)量，而忽略了實際生產(chǎn)消耗，資源使用和所購設(shè)備的環(huán)境保護(hù)的局限性。資本支出的消耗無法照常維持，導(dǎo)致設(shè)備利用率逐漸下降，只能停止使用某些設(shè)備，進(jìn)一步消耗了企業(yè)資源，給關(guān)聯(lián)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

5 軋鋼機械振動優(yōu)化

5.1 軋鋼設(shè)備機械振動設(shè)計控制

做好軋制設(shè)備機械振動分析需要收集大量的軋制設(shè)備機械振動數(shù)據(jù)。由于設(shè)備運行過程中的機械速度較低，因此在數(shù)據(jù)收集過程中必須將機械振動數(shù)據(jù)收集長度控制在2048 以內(nèi)。在廣泛收集機械振動數(shù)據(jù)之后，將對收集的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。今天使用的大多數(shù)數(shù)據(jù)分析都是在線測試。為了獲得良好的測試分析結(jié)果，必須在測試部分中安裝具有特殊功能的傳感器，以提高振動數(shù)據(jù)收集的靈敏度。由于在軸承端很難收集數(shù)據(jù)，并且在實際測量過程中使用的加速度傳感器對于收集機械振動數(shù)據(jù)并不是理想的選擇[8]。為了防止其他頻率干擾軋鋼設(shè)備的機械振動數(shù)據(jù)，在選擇傳感器時可以使用位移傳感器代替加速度傳感器，以確保測量軋鋼設(shè)備機械振動數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由于在使用軋鋼設(shè)備時會受到各種內(nèi)部和外部力的影響，因此在使用過程中設(shè)備的不同部分會以不同程度磨損。通過正確地測量和分析機械振動，軋制設(shè)備可以準(zhǔn)確地抓住中間容易磨損的零件，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化高磨損零件的機械結(jié)構(gòu)以延長設(shè)備的使用壽命。

5.2 數(shù)據(jù)采集和分析

在軋鋼機械振動故障診斷中，數(shù)據(jù)采集和分析是重要的診斷流程，以下對其進(jìn)行介紹。數(shù)據(jù)是軋鋼機械振動故障診斷的基礎(chǔ)，也是明確機械設(shè)備檢修方法的依據(jù)。近年來，我國信息技術(shù)水平全面提升，數(shù)字化時代中大部分信息都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸，這為軋鋼機械振動故障診斷提供了技術(shù)平臺，相關(guān)人員在軋鋼機械振動故障診斷中可以有效利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提高故障診斷效率。為了優(yōu)化軋鋼機械設(shè)備維護(hù)效果，相關(guān)人員可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)靈活地在軋鋼機械設(shè)備的相關(guān)運行環(huán)境和內(nèi)部元件上布設(shè)傳感器，實時獲取機械設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，掌握數(shù)據(jù)信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可支持?jǐn)?shù)據(jù)信息高度集成和多平臺傳輸，以此為基礎(chǔ)，相關(guān)人員能夠完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，繼而對利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)收集的軋鋼機械設(shè)備故障信息進(jìn)行系統(tǒng)分析、精細(xì)化處理和有效導(dǎo)出，使得檢修人員和設(shè)備管理人員明確故障發(fā)生位置，根據(jù)軋鋼機械設(shè)備的運行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行故障自檢和故障排除。

5.3 做好定期維護(hù)工作

在軋鋼設(shè)備的實際生產(chǎn)過程中，需要定期及時地對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控，這與設(shè)備的維護(hù)和修理相似，采用專業(yè)的定期維護(hù)方法對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化或升級，以使設(shè)備保持良好的狀態(tài)。軋鋼機械設(shè)備的定期維護(hù)不僅可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，及時解決問題，而且可以使用這種方法對設(shè)備進(jìn)行檢測，從而更好地預(yù)防問題，并在一定程度上大幅度減少問題發(fā)生概率。另外，它還可以對設(shè)備提供良好的維護(hù)并延長其使用壽命，在實際的管理過程中，相關(guān)的維護(hù)管理人員由于定期的間隔而無法具體設(shè)定維護(hù)時間，因此，應(yīng)靈活運用該方法進(jìn)行定期維護(hù)。在實際操作中無法避免意外情況，對于這些無法預(yù)料的問題，有必要臨時設(shè)置適當(dāng)?shù)木S護(hù)點。同時，監(jiān)視設(shè)備提供的實時信息，可用于密切監(jiān)測并維護(hù)設(shè)備中易于發(fā)生的故障。維護(hù)工作需要仔細(xì)考慮許多因素，對于高精度設(shè)備，環(huán)境溫度和濕度會影響設(shè)備的精準(zhǔn)程度。因此，在維護(hù)軋鋼設(shè)備時，必須合理地控制環(huán)境。然后，根據(jù)設(shè)備的實際工作狀況和加工質(zhì)量，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中安裝機械設(shè)備并進(jìn)行定期維護(hù)，并始終注意設(shè)備的狀況，并根據(jù)具體的維護(hù)結(jié)果制定相應(yīng)的維護(hù)方法和計劃，這種維護(hù)要求只有適當(dāng)?shù)木S護(hù)人員才能注意設(shè)備，因此只能作為輔助維護(hù)方法。

6 結(jié)語

企業(yè)在管理軋鋼機設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)制定適當(dāng)?shù)墓芾碇贫龋晟曝?zé)任追究機制，履行對個人的管理和維修責(zé)任。同時，通過獎懲制度，提高了相關(guān)工作人員管理的積極性，并使用公司培訓(xùn)方法來提高公司工作人員的道德操守，使他們能夠自覺地致力于軋鋼機和設(shè)備的管理，從日常生產(chǎn)開始，并明知地履行其職責(zé)和義務(wù)。