夏冬梅

（佛山職業技術學院）

摘　要：采用單一、獨立的監測診斷方式已經無法滿足大工業化的生產需求，實現信號數據的存儲、特征提取和共享，開展設備狀態監測和技術創新，是科技發展的主要趨勢，互聯網 / 物聯網技術、云計算技術的快速發展已經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）是生產線中的關鍵精密設備，如果出現故障將造成整個生產線的產量減少或停機，維修處理時間長，維修費用昂貴。據不完全統計，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測與分析方面。下面通過對韶鋼煉軋廠高線軋機設備狀態監測和技術創新，開展軸承振動在線監測與故障診斷分析，并提出處理方法和改進方案。

1、系統介紹

在線振動監測系統主要分為三大部分：在線計算機，現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，現場檢測單元對數據進行提取、優化，再傳遞給在線診斷軟件分析，實現動態化監控。

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故障現象及分析

現象：發現部分精軋機齒輪箱在輸入軸監測點的振動數值超過系統設置的報警值。

分析：研究其頻譜圖，在軸承內圈連續滾動、而外圈處于靜止狀態時，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值：BPFO=16.10×14.1161=227.26Hz。

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

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，發現圓錐滾子軸承外圈內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象，使軸承發生電蝕。因此，采取如下措施：在電機軸內安裝接地碳刷，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；電機軸承使用專業軸承，實現對電流進行隔斷。

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，能夠有效實現轉速變化，并傳遞齒輪中間安裝有支撐軸承。

2.2.1故障現象及分析

現象：當低于要求溫度時，減定徑機 A 箱會發生異常振動，并在短時間內速度提升較快。

分析：頻譜圖顯示峰值為71.9Hz，且存在諧波，需要對軋制φ13規格 A箱4檔齒輪內軸承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 規格電機轉動速度為829.1r/min，換2檔之后，2檔齒輪內軸承內外圈同向轉動無速度差，換4擋后，內軸承內外圈同向旋轉存在一定速度差。軸承（SKF）滾動體直徑為26.988mm，節圓直徑為215mm，滾動體數量為15，接觸角 α=0°。

結論：該軸承外圈發生故障頻率 1、2、3、4 倍的頻振幅數值均超過 0.6mm/s。由此斷定，該軸承外圈發生損壞。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現，軸承6034 C3 外圈內滾道具有嚴重磨損現象。對軸承進行檢修、更換，設備的振動總數值有所下降，此時頻譜圖中軸承6034 C3 的