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高线厂轧钢生产线故障诊断应用

供稿:cmonitoring 2006/2/14 11:04:00

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设备简图:
  本次点检检测的设备为19#和21#轧机,每台轧机上选择了四个测点进行检测。测点1位于传动轴输入端(右侧)轴承处,测点2位于锥箱上与辊箱相连的轴承处,测点3位于传动轴(左侧)轴承处,测点4位于辊箱上的轴承处。振动情况分析



 
1、19#轧机  19#轧机各个测点的总振值均在2 mm/s rms左右,对于该种类型的轧机来说,尚在可接受的范围之内。但需要注意的是传动轴两端测点上的数据,通过测试,测得的数据显示其水平方向上的振动明显高于垂直方向,说明轴1与轴2均存在着一定程度的松动。

  分析频谱,观察到锥齿轮以及斜齿轮啮合频率处的波峰及其谐波为主导波峰,并且1X啮合频率处的波峰要明显大于2X,在啮合频率及其谐波附近还出现了齿轮转速频率的边频带。 据此我们可以判断齿轮承受着较大的应力或负载。进一步对边频带附近进行细化谱分析,可以发现其边频带频率为19 Hz左右,说明轴2上的齿轮出现较严重的磨损。这很可能是由于轴承的故障或安装不当而造成的。
通过8000 Hz高频采样范围的频谱显示,在高频上存在着少量的不同步波峰,但其振幅均较低,这通常预示着轴承的早期磨损。
判定原理及规则:1、旋转松动
  旋转松动一般是由轴承磨损导致的。滑动轴承或滚动轴承的过量余隙(轴承松动),会产生1X谐波,有时甚至能扩展到10X。过大的滑动轴承游隙可能会产生0.5X的谐波。它们通常被称为半阶分量或次谐波。产生的主要原因是摩擦或严重的冲击作用,有时甚至会产生1/3阶的谐波。一般情况下,是先检测到磨损迹象,再出现旋转松动。
旋转松动频谱特征
旋转松动频谱特征

  机构松动(非旋转松动)是机器和它的基础之间出现松动,在刚性比较弱的地方就会出现1X振动,通常发生在水平方向上,但也要根据实际情况确定。如果水平方向1X振动比垂直方向上的1X振动振幅大的多,很可能就是松动所致。如果水平方向1X振动比垂直方向上的1X振动振幅小或相等,那么其出现不平衡的可能性就比较大。基础松动或基础柔性化是紧固连接件的螺栓松动、腐蚀或裂纹所致。注意:如果机器安装基础的弹性比较强,其水平轴向的振动要大的多。在这种情况下,相位可以作为辅助识别的手段,机器和基础在垂直方向的振动相位差为180度。
结构松动频谱特征
结构松动频谱特征
2、齿轮(变速)箱分析
  齿负载:特征是齿轮啮合频率处高强度波峰。齿轮啮合频率处振幅的大小决定于带动这个齿轮的轴的对中程度和齿轮上的载荷。齿轮啮合频率处的有波峰并不一定意味着存在故障。对于带齿轮箱部件的机器,在作频谱分析时需要关注“输入轴转速”“齿轮啮合频率”“输出轴转速”三个关键扰动频率及其变化。
  齿磨损:当齿轮的齿开始发生磨损的时候,会出现两种情况,第一,齿轮啮合频率处边频带的幅值升高,而边频带的振幅决定于齿轮的转速。第二,频谱会将出现齿轮固有频率的振动,固有频率振动被激活后也会有边频产生,且可能呈现较宽的频带。
齿轮磨损频谱特征
齿轮磨损频谱特征
3、轴承磨损(早期)
  轴承磨损的早期故障通常仅显示为扰动频率处的波峰,随着磨损程度的严重,故障频率处的波峰会随时间线性增大。随着故障的发展,故障频率将产生谐波,表明发生了一定程度的冲击,并在频谱上产生不同步的波峰。
轴承磨损频谱特征
轴承磨损频谱特征
2、21#轧机
  与19#轧机类似,21#轧机上的各个测点总振值均在2 mm/s rms左右,根据ISO 10816的振动烈度表判断其振度均在可接受的范围。但同样水平方向上的振动要略大于其它方向,说明有一定松动存在。
测点1水平方向
测点1水平方向

  根据19#机测点1处轴向上的数据显示,其主导波峰为锥齿轮1X啮合频率及其边频带(如下图所示)。细化谱分析显示,其边频带频率为49 Hz左右,即等于传动轴1的转速,并且该方向上边频带的振动幅值较高,因为我们判断齿轮承受较大的负载,已有磨损的特征,且轴1上的齿轮情况最为明显,建议加强观察,注意该处边频带幅值的变化情况。
锥齿轮1X啮合频率及其边频带
锥齿轮1X啮合频率及其边频带

  8000 Hz高频采样范围的频谱显示,高频范围内的波峰幅值较低,没有形成明显的波峰和边频带,说明当前轴承的运行情况较好,可以继续保持监测。
1~8000
1~8000 Hz的振动频谱(测点1水平方向)
维修及保养建议
  1、 在设备正常运转的过程中,定期对轴承的振动检测。轴承故障频率处的振幅异常升高或声音异常,以及轴承温度的升高都需要引起注意并仔细的分析其原因。轴承在正常情况下,发出平稳的嗡嗡声,若出现尖的卡卡声,即表示润滑剂缺乏。这时可对轴承补充润滑剂。补充润滑剂后,再次听察其声音有无变化,从而即可判断轴承是否真的贫油。若出现不规则的打击声时,即表示污垢进入轴承或者轴承已受损伤,滚道产生剥落。

  2、 定期检测运转过程中的轴承温度:使用测温仪在轴承箱上进行测温。轴承温升过高的原因,可能是轴承的内部游隙太小或轴承定位不正确。在冷却水正常使用时,一般轴承温度应控制在65℃以下。  3、 更换轧辊后,对拆卸下的轴承需进行清洗。清洗液一般用煤油或柴油,由于煤油等清洗液会破坏润滑油的粘度,因此清洗结束后,必须把轴承内外的残存清洗油擦拭干净。  4、 轴承装配前应对各配件进行认真检查,包括尺寸、形状和配合公差以及表面质量。  5、 轴承座与轧辊辊径之间需要安装橡胶密封,防止水、氧化铁皮向轴承座渗漏。

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