设备功能精度检测

1、设备功能精度检测设备功能精度检测张拥军张拥军陈晓东陈晓海宝钢工业技术服务有限公司上海宝钢工业技术服务有限公司上海金艺检测技术有限公司上海金艺检测技术有限公司1. 评价设备状态完好的标准评价设备状态完好的标准功能功能可靠性可靠性精度精度 效率效率只有良好的设备状只有良好的设备状态（态（功能、精度功能、精度、可靠、可靠性、效率性、效率），），才才能生产好的产品。能生产好的产品。了解设备状态如何，要有科学的管理体系，了解设备状态如何，要有科学的管理体系，也必需先进的检测手段与检测工具。也必需先进的检测手段与检测工具。2. 设备功能精度检测原理设备功能精度检测原理R2层流冷却

2、系统488 27524 0006 x 5 500 = 33 000F1 F2 F3 F4 F5 F6除鳞 1122 000103 3609 000149 060F7加热炉 大立辊卷取机 1卷取机 236 545151 215R1 定宽压力机切头剪边部加热器除鳞 2精轧机卷取机 33. 轧钢设备产线特点轧钢设备产线特点u 高速化、连续化高速化、连续化u 机组串联式排布，产线较长机组串联式排布，产线较长u 设备关联性强设备关联性强u 生产工艺复杂生产工艺复杂u 设备安装精度（位置精度）要求高设备安装精度（位置精度）要求高4. 轧钢设备运行精度所带来的主要问题轧钢设备运行精度所带来的主要问题Y 跑偏

3、跑偏Y 板型不良板型不良Y 振动值偏高振动值偏高Y 卷取塔形卷取塔形Y 轧制轴向力轧制轴向力Y 设备异常磨损设备异常磨损Y 产能下降产能下降5. 设备功能精度检测设备功能精度检测做什么？做什么？Y 产线产线Y 设备设备Y 部件部件Y 零件零件产线产线 每台设备的空间位置必须符每台设备的空间位置必须符合工艺要求合工艺要求设备设备 每台设备的安装位置满足设每台设备的安装位置满足设计要求，运行轨迹必须符合工艺计要求，运行轨迹必须符合工艺要求。要求。轧机轧机 轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别润滑轴向力轧机窗口对称两片牌坊高差轧辊轴承座装配供油不足油品不良

4、轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊交叉轧辊交叉轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别牌坊 对称度 高差轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别AAL开 档（L）平面度对称度轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查外径千分尺轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查固定座固定座激光传感器激光传感器测量臂测量臂轴承座轴承座轴承座轴承座“固定测量座固定测量座”方案工作原理图方案工作原理图轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查宝钢类似的设备宝钢类似的设备固定测量座固定测量座测量臂测量臂缺点：缺点：不不能进行带辊测量能进行带辊测量需要专用场地需要专用场地需要起重机配合需要起重

5、机配合轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查轴承座轴承座“激光跟踪仪测量激光跟踪仪测量”方案工作原理图方案工作原理图激光跟踪仪激光跟踪仪轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查宝钢类似的工作宝钢类似的工作优点：优点：可带辊测量可带辊测量不需要固定场地不需要固定场地便携、精度高便携、精度高缺点：缺点：环境对测量的影响大环境对测量的影响大投资较大（投资较大（200万）万）检测时间较长检测时间较长人员素质要求高人员素质要求高轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查轴承座轴承座“摄影测量摄影测量”方案工作原理图方案工作原理图专用相机专用相机标志点标志点轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查“摄影测量摄影测量”方案工作原理图方案工

6、作原理图宝钢内实施的方案宝钢内实施的方案优点：优点：可带辊测量可带辊测量不需要固定场地不需要固定场地便携、精度高便携、精度高环境因素影响小环境因素影响小轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查X1X2X3X4X5Y1-0.10 -0.15 -0.20 -0.18 -0.13 Y2-0.12 -0.16 -0.22 -0.16 -0.11 Y1-0.14 -0.18 -0.22 -0.16 -0.11 Y2-0.13 -0.17 -0.21 -0.15 -0.10 Y1-0.10 -0.15 -0.19 -0.17 -0.10 几何精度、空间位置测量目的：利用常规几何量具和专用测量设备，对设备、目的：利

7、用常规几何量具和专用测量设备，对设备、备件的关键尺寸和空间位置进行检查和测量，保证零备件的关键尺寸和空间位置进行检查和测量，保证零部件的互换性、零部件安装的准确性和机组设备之间部件的互换性、零部件安装的准确性和机组设备之间空间位置的统一，从而使设备管理方能够有效的控制空间位置的统一，从而使设备管理方能够有效的控制设备维修的时间、把握维修质量，保证设备和生产线设备维修的时间、把握维修质量，保证设备和生产线按设计要求正常运行，能够有效地控制产品质量。按设计要求正常运行，能够有效地控制产品质量。常用的设备精度检测手段常用的设备精度检测手段主要手段几何量具多功能测量仪电子水平仪轴（孔）对中仪激光跟踪仪

8、全站仪工作原理（全站仪、跟踪仪） L 测量精度测量精度 静态：静态：2 ppm 2 ppm 动态：动态：10ppm10ppm角度分辨率角度分辨率：0.14（秒）（秒）长度分辨率：长度分辨率： 1 1 m 最大跟踪速度最大跟踪速度：5m/s5m/s最大跟踪加速度：最大跟踪加速度：2g2g摄影测量仪工作原理（摄影测量）多点交汇测量高精度：相对精度1/120000（0.0012mm/m）非接触测量测量速度快可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）特别适合狭小空间的测量数据率高，可以方便获取大量数据适应性好（被测物尺寸从几十公分到几十米）便携性好 XXXXXXXX年年XXXX月月中旬中旬，某厂，某厂更换

9、轧机工作辊时，更换轧机工作辊时，发生轧辊无法从辊套拉出的事故，虽经发生轧辊无法从辊套拉出的事故，虽经2 2个多小个多小时的努力，轧辊最终从辊套中拉出，但造成非正时的努力，轧辊最终从辊套中拉出，但造成非正常停机常停机2 2小时。事后经测量：辊套（孔）实际尺小时。事后经测量：辊套（孔）实际尺寸为寸为290.30mm290.30mm；轧辊扁头（轴）厚度实际尺寸为；轧辊扁头（轴）厚度实际尺寸为290.00mm290.00mm，均符合要求。，均符合要求。应用案例应用案例1 1290.30 388.30290.30 388.30 290.00 388145.50144.50h1h2失效分析、综合评估目的：

10、分析已经失效零部件的失效原因，找出在设备制目的：分析已经失效零部件的失效原因，找出在设备制造、设备安装、生产使用、维护修理等各方面可能产生造、设备安装、生产使用、维护修理等各方面可能产生的问题，从而制定有效的防范措施，避免类似失效再次的问题，从而制定有效的防范措施，避免类似失效再次发生。同时，促进制造和维修工艺的改进、完善。发生。同时，促进制造和维修工艺的改进、完善。 通过各种测试和模拟运行等手段，对设备的综合通过各种测试和模拟运行等手段，对设备的综合性能（使用寿命、安全性等）进行评估，使设备的综合性能（使用寿命、安全性等）进行评估，使设备的综合效益达到最佳效益达到最佳主要手段硬度计显微镜、电

11、镜金属材料成份检验材料试验机应力仪计算机拟合应用案例应用案例情况介绍：情况介绍： 某设备传动轴在长期某设备传动轴在长期使用后断裂，新备件更换使用后断裂，新备件更换后使用仅后使用仅8小时又发生断小时又发生断裂事故。两次失效轴的断裂事故。两次失效轴的断口如图口如图，断裂处直径，断裂处直径 155mm。旧轴断口形貌新轴断口形貌图1图2u新轴化学成分的分析表明，材料的成分符合原轴图样设计为新轴化学成分的分析表明，材料的成分符合原轴图样设计为45#钢的要求。钢的要求。u新轴断口的初步观察认定断口较平直，断面较粗糙，具有大面积新轴断口的初步观察认定断口较平直，断面较粗糙，具有大面积脆性断口的特征。脆性断口

12、的特征。u进一步对新轴断口取样进行观察，见图进一步对新轴断口取样进行观察，见图3，4。发现断口的边缘存。发现断口的边缘存在许多疲劳台阶，并且断口圆周方向存在较小的一层疲劳扩展区，在许多疲劳台阶，并且断口圆周方向存在较小的一层疲劳扩展区，瞬断区域较大，占整个断面的瞬断区域较大，占整个断面的90左右。左右。u从使用的时间上分析，此轴上机架使用较短的时间（从使用的时间上分析，此轴上机架使用较短的时间（8个小时）个小时）即发生断裂失效，说明此轴经过短暂的疲劳扩展过程，随即在较即发生断裂失效，说明此轴经过短暂的疲劳扩展过程，随即在较大的外力作用下发生一次性脆性断裂。大的外力作用下发生一次性脆性断裂。 图

13、3.动齿条传动轴断口样形貌图4.传动轴断口局部形貌，箭头所指为疲劳扩展区分析对比分析对比：u新旧两件传动轴，它们承受的载荷应该在同一水平新旧两件传动轴，它们承受的载荷应该在同一水平 。u旧轴的瞬断区（见图旧轴的瞬断区（见图1 1中箭头所指部位）很小，这说明动齿条中箭头所指部位）很小，这说明动齿条传动轴的载荷很小传动轴的载荷很小 ，新轴断口却显示新轴断口却显示“瞬断区瞬断区”甚大。甚大。 u据了解，新轴在使用中并未发生冷床卡死或其它设备异常过据了解，新轴在使用中并未发生冷床卡死或其它设备异常过载情况载情况 u甚麽原因？甚麽原因？ 理化检验：理化检验：u新轴的力学性能指标低于新轴的力学性能指标低于

14、45#45#锻钢，接锻钢，接近于近于45#45#铸钢的标准要求。铸钢的标准要求。u根据图根据图3 3显示的轴断口心部疑似铸造缩显示的轴断口心部疑似铸造缩松缺陷和放射状的断裂特征，我们认为松缺陷和放射状的断裂特征，我们认为该轴是铸钢材质，并且在断口部位原先该轴是铸钢材质，并且在断口部位原先存在因铸造缺陷和铸造应力、热处理应存在因铸造缺陷和铸造应力、热处理应力导致的与工件轴线基本垂直的横向内力导致的与工件轴线基本垂直的横向内裂，亦被称之为蘑菇（裂，亦被称之为蘑菇（MushroomMushroom）型内型内裂缺陷。裂缺陷。u超声波检测确认：旧轴材质为锻钢，超声波检测确认：旧轴材质为锻钢，新轴材质为新

15、轴材质为45#45#铸钢。铸钢。 新轴心部裂纹形貌结论：结论： 新的传动轴采取了以铸代锻的工艺，用新的传动轴采取了以铸代锻的工艺，用45#45#钢水铸成了传动轴坯。钢水铸成了传动轴坯。根据传动轴的载荷特性，正常情况下，根据传动轴的载荷特性，正常情况下，铸钢传动轴的强度足以满足铸钢传动轴的强度足以满足一般的使用条件一般的使用条件 。 但该铸件未经工序和成品的无损检测（但该铸件未经工序和成品的无损检测（NDTNDT），未能发现工件内），未能发现工件内部的严重铸造缺陷部的严重铸造缺陷Mushroom FlawMushroom Flaw。 该轴使用后，在内裂的轴向位置形成应力高度集中。该轴使用后，在内

16、裂的轴向位置形成应力高度集中。 工作状态下，轴的外表面就开始了疲劳发展，形成一种少见的工作状态下，轴的外表面就开始了疲劳发展，形成一种少见的应力极度集中的低外力、低周次的疲劳断裂状态。因此，在使用短应力极度集中的低外力、低周次的疲劳断裂状态。因此，在使用短短的短的8 8小时后，即发生了传动轴的断裂失效。小时后，即发生了传动轴的断裂失效。设备精度检测工作在设备管理中的作用设备精度检测工作在设备管理中的作用 对设备管理提供一生化服务加工加工制造制造A检检建设建设安装安装监检监检在役在役运行运行检测检测维护维护修理修理检测检测失效失效报废报废评估评估利旧利旧改制改制检测检测检测技术宝钢如何进行设备检

17、测工作宝钢如何进行设备检测工作 设备出厂前检测（A检与验收，把控质量）材质、焊接质量、铸造及锻造质量、机加工质量、热处理质量、缺陷修复质量检测、加工制造精度与装配精度检测加工制造加工制造某工程派出某工程派出680组次设组次设备备A检，发现重大质量检，发现重大质量隐患隐患142项，其中项，其中80项项属于铸锻件原材料或焊属于铸锻件原材料或焊接超标缺陷，接超标缺陷，18项属于项属于制造厂漏检，其他处于制造厂漏检，其他处于合格与否的临界值。这合格与否的临界值。这种种A检方式有利于设备检方式有利于设备采购管理优化和制造产采购管理优化和制造产品质量提升，从而保证品质量提升，从而保证工期、质量，避免设备工

18、期、质量，避免设备发往用户后再返修，延发往用户后再返修，延误工期，同时，又能较误工期，同时，又能较少设备运行中的故障发少设备运行中的故障发生率。生率。 设备投产运行前检测（A检与验收）设备安装质量检测验收、产线整体安装空间精度检测验收、设备原始数据信息积累检测建设安装 某加热炉建设工程，炉辊某加热炉建设工程，炉辊振动测试中发现有超过振动测试中发现有超过1/3炉辊炉辊振动量超标，通过辊系空间精振动量超标，通过辊系空间精度检测技术应用，发现有度检测技术应用，发现有50%炉辊的安装精度超标。按检测炉辊的安装精度超标。按检测数据重新调整后，炉辊振动值数据重新调整后，炉辊振动值100达标，冷负荷试车和热

19、负达标，冷负荷试车和热负荷试车阶段均顺利达到设计速荷试车阶段均顺利达到设计速度度800m/min。20102010年，热轧轧辊年，热轧轧辊进行磨后表面波检进行磨后表面波检测，累计检测测，累计检测59725972支次，发现裂纹缺支次，发现裂纹缺陷轧辊陷轧辊369369支。避支。避免上机产生大小事免上机产生大小事故，避免经济损失故，避免经济损失40004000多万元。多万元。 在役设备跟踪检测（提前把握设备状态） a)保证设备运行精度，保证产品质量； b)解决设备存在问题，提高设备可靠性； c)跟踪缺陷发展，确定维修策略；在役运行在役运行 某冷轧连退某冷轧连退机组发生炉内带机组发生炉内带钢跑偏及带

20、钢单钢跑偏及带钢单边浪，经检测发边浪，经检测发现设备运行精度现设备运行精度问题。根据检测问题。根据检测结果对设备运行结果对设备运行精度进行恢复，精度进行恢复，问题消除。问题消除。 在役运行l入口入口l出口出口l传动侧传动侧l+0.05l+0.16l+0.06l+0.07l+0.46l-0.04l+0.31l+0.04l-0.08l+0.11l-0.09l-0.21l-0.64l+0.06l+0.02l+0.07l-0.18l-0.68l-0.72l+0.19l-3.18l+0.56l+0.98l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l

21、0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00 设备维护修理中检测（恢复设备状态，保证产品质量）对故障设备提供修复数据和方案，对维护修理的设备精确复位等减速箱减速箱分配器分配器安全联轴器安全联轴器0.10mm大型连接轴安装指导大型连接轴安装指导维护修理维护修理维护修理维护修理抢修中抢修中材料成材料成分确认分确认0.00100.0070 (mm)D: -mm H: -%0.00100.0070 (mm)D: -mm H: -% 设备失效后检测查失效状态(内部构造、缺陷范围);查事故原因；采取措施避免同类失效；如属于

22、质量事故则为用户要求索赔提供第三方检测依据失效报废某设备更换主传动轴后，在短时间（某设备更换主传动轴后，在短时间（8h）发生失效（断裂）。通过对设计参数、材）发生失效（断裂）。通过对设计参数、材料性能、料性能、加工工艺加工工艺 使用工况的分析，发现主传动轴的加工工艺存在问题，致使主传使用工况的分析，发现主传动轴的加工工艺存在问题，致使主传动轴发生短期失效。根据失效分析结果，对同批次（动轴发生短期失效。根据失效分析结果，对同批次（12根）产品进行检测，发现其根）产品进行检测，发现其中中8根存在相同问题。在换下这批主轴的同时，向制造厂提出索赔，得到赔付。根存在相同问题。在换下这批主轴的同时，向制造

23、厂提出索赔，得到赔付。建立拥有轧辊改制检测规程建立拥有轧辊改制检测规程高速钢轧辊改制检测大纲高速钢轧辊改制检测大纲、轧辊改制条件轧辊改制条件宝钢股份黄石涂镀板厂锻钢支承辊改制检测条件宝钢股份黄石涂镀板厂锻钢支承辊改制检测条件 2008-2011 2008-2011年，已完成年，已完成3030支轧辊改制并投用支轧辊改制并投用 直接降本直接降本16001600多万元。多万元。 利旧改制利旧改制设备运行精度（产线）检测设备运行精度（产线）检测基本原理基本原理2008年，国家年，国家“863计划计划”先进制造技术领域先进制造技术领域“精精密测量技术与装置密测量技术与装置”项目中有一个研究方向：项目中有一个研究方向：“大尺寸空大尺寸空间坐标测量技术间坐标测量技术”。其主要研究内容是：针对重大装备制。其主要研究内容是：针对重大装备制造领域的精密测量需求，研制造领域的精密测量需求，研制组合测量体制下组合测量体制下的大尺寸空的大尺寸空间坐标测量系统。攻克大型工件间坐标测量系统。攻克大型工件整体尺寸大与局部空间复整体尺寸大与局部空间复杂杂、细节分辨率高之间的矛盾，突破高精度自主测量终端、细节分辨率高之间的矛盾，突破高精度自主测量终端、大范围全局精密测量控制站等关键技术，提高大尺度、超大范围全局精密测量控制站等关键技术，提高大尺度、超大尺度空间测量范围和精度。大尺度