设备状态监测与故障诊断技术的应用

1设备状态监测与故障诊断技术的应用摘要：高速线材厂轧机具有运转速度高、载荷变化频繁、所轧制轧件温度低的特点，设备的主要故障是主传动设备的轴承、齿轮失效故障，占了总设备故障时间的50%以上。传动设备的故障诊断，要通过在线监测，在获取机械大量信息的根底上，基于机器的故障机理，从中提取故障特征，进行周密的分析，然后进行诊断。通过设备状态监测与故障诊断技术的推广应用，到达预防为主的目的，有效的防止过维修和欠维修，既减少了设备故障又降低了维修费用，大大提高了作业率，为生产的顺利进行提供了可靠的保障。关键词：高速线材厂；设备状态监测；故障诊断技术；齿轮故障；轴承故障飞1警前言颈设备革状态锻监测际与故斜障诊脂断技准术是李一种比了解锐和掌忠握设小备在你使用耻过程蠢中的溜状态拿，确时定其会整体篇或局叨部正弊常或折异常麻，早止期发伸现故宝障及垦其原蚕因，烧并能碧预报扎故障槽开展堤趋势收的技垃术。仁通俗输地讲疑，它苹是一析种给肝设备链“喇看病幻〞呆的技恼术。策本文趴联系北高线俩厂预朋精轧友机在屡实际勉工况踪条件握下的艘状态旨监测浮，以稻及根颠据采待集到慌的振罢动故隶障信呜号，喂对高狗线厂昨预精膨轧机圾进行胸故障阵诊断锐，并毙简单蛾介绍鞭一下副设备弄状态蔽监测货与故音障诊本断技骨术在饺高速拼线材戏轧机起上的配应用蛛。丈2新设备粗简介俘韶钢拐高速烛线材闲厂设竖计年睬生产高50屿万t养，轧项制规告格深φ砌5.赚0～干φ妙20愧mm斜，成税品设帝计速品度淹14秤0m弓/s庄，保克证速依度丧11蕉5m李/s至。关扩键设惑备从队意大贝利D耍AN位IE欠LI同进口严，控友制系量统由懒TM衣EI可C设忽计。葱全线斑由3仰0架去轧机态组成伤，粗趁、中锋、预猫精轧济采用惠平立誓交替范布置值，B市GV扇、T缩MB食采用俱DA拦NI夹EL助I4职5度伙角顶侄交布并置。愁是目恭前世取界最坛先进疗的高净速线僚材生狭产线隙之一界。宏预精购轧机新组由婶4待架匙φ蛛28累5辆轧机雹组成升，平毙立交民替布面置。蝶机架技间设届有立宜活套胆。青4还架匪φ户28扯5退轧机肥为悬腊臂辊丝环式出结构乡，具旁有如井下特剥点：芝〔1渴〕轧弟机为鉴轧辊阶箱插测入式蔽机构洋。机庄架由江轧辊脚箱和匙齿轮兆箱〔俘锥箱毯〕组助成；抱〔2念〕轧店辊箱迹箱体廊带有塌法兰春面板陶，用禽来与铜齿轮仓箱连换接。熟箱体屈内装普有偏展心套剑机构域用来逝调整泛辊缝揪。偏炭心套偶内装困有油山膜轴须承与爆轧辊言轴，萌在悬坦臂的殖轧辊稠轴端动用锥拣套固单定辊担环。搂水平澡机架灭与立胁式机摇架共菜用一丙种轧乏辊箱标；根〔3拨〕水麦平机寺架的抬齿轮忧箱内较由输盆入轴扯和同地步齿涝轮轴尺组成碌；座〔4存〕更立式伪机架究的齿架轮箱蝇内的克传动粱系统延比水林平机摸架多缸了一揪对螺贞旋伞富齿轮也，用便来改占变传游、动客方向虏和调膨整速卸比，闪其余畏局部变与水筛平机捞架相需同；市〔5融〕辊身缝的作调节菊是旋瓣转一丘根带笨左、谦右丝针扣和漂螺母并的丝慌杆，腰使两杰组偏女心套妹相对翻旋转果，两脑轧辊柔轴的吸间距谋随偏看心套敏的旋仓转相筝对轧急线对将称移欧动而粮改变灾辊缝仇，并卧保持仁原有碰轧线宿及导豆卫的念位置窜不变药；狐〔6贱〕辊腔环通且过锥藏套连品接在陶悬臂哲的轧胜辊轴训上，符用专胀用的策换辊封工具结更换挖辊环艰；管〔7樱〕全拴部齿炼轮均茧为硬改齿面脉磨削皂齿轮准，齿蓝面修搂形，皂辊箱铅齿轮其精度森5倦级胶，螺秧伞齿姨轮为量格里并森齿芝型，乏精度棒5劫级。栋齿轮味、齿御轮轴承、螺蜓伞齿泉轮均站为渗果碳钢鹊(2追0C帆rN炸i2庸Mo短)。滋〔8萌〕轧唐机滚槽动轴漫承及爽油膜按轴承母全部年采用沃进口牢轴承样〔摩纺根专遇用轴级承〕逗。且预精务轧机父立式惧机架裤锥箱呢结构悼如图辽1所鸟示,默轴西Ⅰ隶、轴谅Ⅱ魄是通皮过1丧、2窑两螺桥旋伞洋齿轮承传动秃，轴耐Ⅱ储、轴徒Ⅲ掠是通需过3平、4牌两斜牲齿轮冲传动竿。三取条轴反分别局由不随同型唇号的较滚动好轴承印支撑枪〔如救图1万中火①纷～件⑥伪〕。竞锥箱雷内各仙齿轮员轴承旨参数知见表嫁1、头表2尽。洲表1虾得掌删预精蛋轧机躁16鉴#锥挨箱齿办轮齿廉数甲齿轮巡序号阅1窃2蝶3裁4观齿数胀35叠53裤33景33惭3逗状态适监测征如图酸2、些3所径示，毒20低06听年5射月3裂0日陆和苗6月绕13贵日帖测得狮的频咳谱分较析图凳是1撑6＃页立式窜轧机恶分别屠在转银速为蝴61败0r岩pm肢和6偶66耻rp端m的旧转速银下测扒得的爬，两业图有疫明显阶的差臭异。狼虽然善两副胃频谱利中显拼示的独振动喂幅值角都11灰表2句雁狸淘朱翅子蚕水哭预验精轧教机1梦6#席锥箱陪轴承黄参数僚轴承包序号慌滚动岸体数耻Z张节径火D〔桨″欢〕振滚动赠体直驱径d崖〔座″闸〕秧接触活角第α孕1瞧18婚6.恐49姻61虏0.青86惹61岸0债2僚20企6.摧56满79沃0.巧81能25糖29佛3帮18亏6.削49摸61膛0.亩88爸23资8拉0体4仆12坏3.帮74丰02永0.陶82飞68晋0阀5杀11峡3.凶44喝49共0.飞84窝37炊40卸6皆10职2.呈26中38茶0.栗5外301糠图1程哗预精那轧立聚式机鞠架锥畜箱结绪构1剑没有墨进入劣IS机O3每49除5环旋转畅机械预的振翻动烈召度标坐准危老险区尸域，楼但两浅次测瓣得的流结果姓一次伸基波舒振动叛副值设逐渐住增加蜂,且络两图记中二赞、三直、四显、五耳次谐奏波都堡有明赴显的残突起席。证捆明锥食箱内自运转遵情况占逐渐聋劣化奉，存萍在设抄备隐刻患。士由于之传感饱器安略装位辫置上联的差赚异，弹机械背振动薄烈度顿未超符出I高SO录34疤95狐标准户并不糠能说培明设抬备是祥正常扫的。友因此每状态皮监测缴需要组每天虏进行卫记录快，并修要求雁将监磨测到蚀的结避果与胳历史垂记录周比对厚，从筐中找琴出变峡化趋素势，竿才能酱判断控出真怎实的毙设备拖状态乎。1啮合频率啮合频率基频下边频上边频2倍频3倍频4倍频5倍频43210mm/secPeakMagLin1漏0拐量马杨动悼陈盈5容00镜喇有者屋坦草援10杀00狡脉恨牌跟厦俭飘15亲00挎福宜侨弯烟卸2漏00厅0成Hz屯待晓便电超彻湖搜夺转谋放悠亭全昏啄斗池赠值梁广顺思躲种价液排永按匹虽Li与n疲图2件赌劣化座前期刺频谱垃分析4321043210LinRMSmm/secMag啮合频率基频啮合频率基频2倍频3倍频4倍频5倍频下边频上边频配0滨稍遣巾核节铲楚5慌00核县治干剂吉苍抬10器00神骑萍胶续钥援疑1禾50艘0分当厌贺冠血俩20嫁00颜Hz蝶汇够横牺款奔飞吼米努神驴西伪鸟逼沸曾阔仙莲狸食肝已就班警帽抢职疲莲L赔in贯图3炕拢劣化个中频离谱分杯析1现4芬故障桃诊断终高速目线材泄轧机槐具有闭运转场速度梳高、让载荷姨变化击频繁戴、所佛轧制摇轧件狱温度堂低的除特点耀，设舒备的闻主要批故障姐是主搭传动默设备估的轴时承、袭齿轮汪失效验故障稳，占箩了总光设备辱故障根时间气的丝50霉%默以上克。传兄动设祝备的够故障检诊断临，要郑通过军在线香监测圾，在倦获取逆机械董大量押信息法的基书础上坑，基赠于机眉器的少故障命机理瓜，从希中提屑取故孟障特幅征，专进行殃周密争的分随析，凝才能百进行苏诊断假设。饰4.你1是齿轮桨故障熄诊断巾由啮扁合刚种度的挤周期僵变化检形成榜的振泊动信附号X窑〔t装〕无晓论齿使轮处舞于正江常或狮异常划状态树下，宝这一猜振动割成分葡总是毅存在刃的。戏只是瞒两种躲状态丧下振哲动的艺水平值是有益差异绩的。井当齿抓轮的稠制造酷与安造装误由差、脑剥落睛、裂低纹等痒故障永产生席时，造齿轮惜的啮爸合刚膀度降架低，暮从而长产生其更为档强烈血的振把动。驾这样泽，测尺得的今振动坡信号雁X〔谈t〕气畸变榆加剧砖，在抚频谱考图上鸡，啮矛合频扑率处忆的谱俗值会渐增加纺得更丈大。寸同时府，这练些故何障会于直接贡成为朴振动园的激刊励源咽，使永齿轮燕振动劣信号叛中含干有轴藏的回袖转频档率及货其倍关频，返而故商障齿逃轮的扒振动雹信号惭往往紧表现巴为回蜓转频磨率对姿啮合持频率姥及其鸡倍频惕的调艰制，废调制船频率脂即为常齿融轮轴歉的回欺转频季率f炮r甲＝n龄/6辟0。争在频碗谱图少上形王成以羊啮合碑频率驴为中密心、装两个阔等间懒隔分胳布的酸边频立带。决由于割调频魂和调疲幅的乌共同义作用驶，最壮后形填成的袭频谱啊表现结为以丹啮合耽频率牲及其直各次粮谐波摄为中爬心的亮一系件列边澡频带傍群，供边频归带反圆映故顶障源问信息贿，边吧频带刷的间极隔反位映了专故障弯源的坐频率常，幅孤值的膏变化吹表示屈了故杯障的缓程度摸。员由此手可见痒，在辟梳齿轮搜齿数隶及转美速的祸情况臂下测讽取齿居轮的舟振动您信号榆，并御做频件谱分烧析，究判断救啮合油频率尝及高射次谐贡波频尖率处录的谱暴幅是尖否异倚常，泡边频最谱幅秋是否辱异常糕，即腰可诊隶断齿捷轮有释无故劣障。牺4.戒1.讲1壶齿细轮常柴见故炮障另齿轮器本身画的故虽障有握以下霜几种到：认一是哲造误持差：朝偏心涛，周铲节误烘差和决齿形季误差帐；二敌是装额配不可良：蓄不同主轴，蛾不对抖中，桃齿轮咱副的两轴线彩不平羊行；售三是斥齿轮涂的损赔伤：迟断裂会、磨筒料磨爷损、绑胶合献撕伤容、疲科劳剥移落等隙。浑4.搅1.再2始齿笨轮的且啮合思频率睛和固里有频戏率年啮合速频率疯：f皱z蛙＝n妖1听/6菊0届×鼓Z淡1麦＝n寄2谜/6嚷0津×伸Z行2遥〔1圣〕观式中痛，n杜1犬、n韵2移为传司动齿弊轮、纤被动罗齿轮便的转织速〔词rp猪m〕剧；Z仿1劣、Z它2牺为传蹦动齿差轮、共被动曲齿轮涂的齿愚数。12Km歪固有案频率俯：f突＝碧电疗旨臭陡〔212Km泡式中圈，m毙为齿翠轮副窑的等作效质场量；扫K灭为齿爪轮副氧的等烟效弹朋簧常袄数〔鹿等效长刚度淹〕。宿齿轮汤在啮衬合过旷程中披产生泰的振灯动，自为齿倘轮承日受冲堤击载预荷时池发生绳的自申由振榆动，豪无论繁在正挠常和渔异常蜘状态拔下都隶有固强有频估率产鄙生。堆4.苏1.雷3宋频消谱分帅析细根据势锥箱偿齿轮怎的齿某数，熔按〔驴1〕僵式可淘计算敏出1盲6#头轧机燥锥箱对内各陕级齿升轮的集啮合帖频率谈〔见信表3秆〕。环表3亭佣崭衣虚动岁他预精强轧机艳16更#锥姑箱内广各级扁齿轮谢啮合迷频率蝴输入爪轴转跑速n青〔捏rp妄m〕牧Ⅰ架－娇Ⅱ段轴啮歪合频含率〔智Hz班〕缴Ⅱ齿－利Ⅲ富啮合宏频率玻〔H撞z〕腥61抱0弃35鸡5.夸63阁22值1.飞43损66汁6讲38前8.揪27挤24满1.窄76犬对应拼图2采、图座3中投振动纯幅值唉明显个突出珠位置商的基赏波频桨率3酬55胞Hz卵、3独87雷.5期Hz孤与表伯3中节计算售后得周到的颠啮合写频率贸进行烛比拟食可以诊发现董，理苗论计军算所给得的德Ⅰ饰－唉Ⅱ雷轴啮貌合频量率与劈实际到测得像的基眯波振扩动信凡号频谜率几炭乎完笋全可采以对苗应上受，并协且已斜经出恼现了而故障该特征匀频率吼的珠2弓、3疗、4瞒、5煤倍频肝。这蒸说明赔1昏6＃非轧机扫振动涨的原裤因可吼能来辟自于屿Ⅰ蛛－纤Ⅱ至轴伞城齿轮块的啮屑合不逆良，貌或是咸齿轮迅存在月某种讽情况瓣的失樱效。中4.峰2遗滚动浊轴承膨故障爷诊断焦4.戴2.廊1手滚烦动轴薄承失摩效形跳式忧滚动抚轴承努是是锁机械扯设备模中最屈容易猜损坏龄的元揪件之隆一，杆据不善完全既统计馋，旋耗转机触械的斥故障热约有胀30句%是狸因滚破动轴竞承引赛起的驰。根雨据工豪况条锣件和喇工作爪环境涝不同锁，滚酷动轴宋承的悲损坏某情况交及其球原因般是十餐分复深杂的备，一约个出页现故乌障的术轴承光可能台同时木存在热多种如损坏琴现象弯，而军其中晋每一土种现祸象都藏可能酱是由宫多种废不同趴的原伴因引镜起的酱；同忘一个滤原因萍也可嫩能引配起多临种不穷同的卧损坏滨现象沟。滚拒动轴顾承最废常见箩的故鸟障是辞疲劳苦点蚀易及保办持架乡失去语平衡付。根4.递2.绩2秧选滚动司轴承赖特征喝频率关的计当算(朝外圈乔固定奴，内蛇圈转角动)降内圈胜旋转肉频率舞：f角r=解N/捡60付剪膛稠汽核〔3氏〕键内圈投滚道有上一并个剥说落点园的故录障频疫率：颂fi碎＝1愤/2且×尼Z〔乓1＋余d/寺D德×渗co站s询α奶〕f熔r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