熱軋定寬機(jī)安裝及振動(dòng)監(jiān)測

李振忠

摘要：隨著生產(chǎn)技術(shù)的提升，大多軋鋼廠都引進(jìn)了板坯調(diào)寬設(shè)備——定寬機(jī)，該設(shè)備的投入大幅提高了粗軋工序的板坯調(diào)寬能力和尺寸精度，提高了上游工序連鑄坯的產(chǎn)量。本文以定寬機(jī)的在線振動(dòng)監(jiān)測為思路，將機(jī)械振動(dòng)的基礎(chǔ)理論通過與專用傳感器的數(shù)據(jù)采集、集成化的數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，并拓展將其應(yīng)用于各種復(fù)雜機(jī)械設(shè)備工況，完成相關(guān)振動(dòng)分析和診斷。

關(guān)鍵詞：定寬機(jī);振動(dòng);在線監(jiān)測

定寬機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的熱軋板坯寬度調(diào)整裝置，定寬機(jī)的使用將有如下至關(guān)重要的技術(shù)優(yōu)勢：一是可減少對來料板坯的規(guī)格限制，因?yàn)槎▽挋C(jī)的每道次最大減寬量可達(dá)300mm以上。二是因減少了對來料板坯的規(guī)格限制，所以可提高上游連鑄機(jī)的產(chǎn)量。三是相對于常規(guī)立輥軋機(jī)而言，定寬壓力機(jī)軋制所產(chǎn)生邊部變形（狗骨）較小，從而提高板坯的減寬效率。四是由于經(jīng)定寬壓力機(jī)軋制的板坯頭尾變形小，因此可減少切損，從而提高帶鋼的產(chǎn)品收得率。

定寬壓力機(jī)布置在粗除鱗機(jī)與R1粗軋機(jī)之間，將進(jìn)入粗軋機(jī)前的板坯進(jìn)行一道次的大壓下量減寬。板坯減寬的實(shí)現(xiàn)是由定寬機(jī)的兩個(gè)對稱布置的砧板（錘頭）從板坯的兩側(cè)連續(xù)拍打板坯來完成的。砧板（錘頭）拍打板坯邊部的動(dòng)作是“走-?！笔讲僮?，即砧板（錘頭）接觸板坯的時(shí)候，板坯不向前運(yùn)動(dòng)，由砧板（錘頭）完成接觸區(qū)域板坯的減寬，當(dāng)砧板（錘頭）離開板坯的時(shí)候，板坯開始向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行了一個(gè)設(shè)定的步長后停止，然后砧板（錘頭）進(jìn)行繼續(xù)“拍打”板坯。定寬機(jī)循環(huán)完成此動(dòng)作，從而一步一步地在整塊板坯的長度方向完成減寬軋制。

一、定寬機(jī)主傳動(dòng)安裝和調(diào)試

（1）定寬機(jī)在使用中存在的問題。某軋鋼廠生產(chǎn)線選用的是德國西馬克技術(shù)的定寬機(jī)。這種定寬機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，布置形式相對合理，同時(shí)，此定寬機(jī)投入使用的故障率也很低。但是，定寬機(jī)也出現(xiàn)了一個(gè)在選型、設(shè)計(jì)、制造和施工期間都沒有能夠預(yù)見到的設(shè)備隱患——定寬機(jī)的主傳動(dòng)減速機(jī)的安裝水平度在使用中出現(xiàn)了變化。定寬機(jī)的兩臺(tái)主傳動(dòng)減速機(jī)，每臺(tái)重約72噸，分別安裝在兩塊獨(dú)立的、高度約為6米的混凝土基礎(chǔ)上。此混凝土基礎(chǔ)因定寬機(jī)設(shè)備布置的需要，被設(shè)計(jì)為倒“L”形的懸臂結(jié)構(gòu)，定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)安裝于其上，且減速機(jī)輸出軸端也是懸臂布置。為確保減速機(jī)的安裝水平，此減速機(jī)在出廠前，在裝配和調(diào)整結(jié)束后，須將兩臺(tái)減速機(jī)整體吊裝至檢測平臺(tái)，將減速機(jī)以傳動(dòng)中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)平，調(diào)平后，在減速機(jī)上箱體平面的四個(gè)角（兩臺(tái)減速機(jī)共八個(gè)角）進(jìn)行打磨，以其中一個(gè)角的打磨面為基準(zhǔn)“0”，再用水平儀觀測其余七個(gè)打磨面的標(biāo)高，將觀測結(jié)果用鋼號打印在減速機(jī)上箱體的打磨面上。這么做的目的是為了便于減速機(jī)在安裝時(shí)，其安裝水平度的可靠控制。

采用以上減速機(jī)的安裝水平度檢查和驗(yàn)收方法，該生產(chǎn)線定寬機(jī)完成安裝和調(diào)試，并正式投入使用。因定寬機(jī)的軋制力高達(dá)22000kN，最大側(cè)壓能力達(dá)到350mm，使得定寬機(jī)投入時(shí)的振動(dòng)及噪音都大于常規(guī)立輥軋機(jī)。因定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)的這種特殊的懸臂安裝方式，及國內(nèi)同行業(yè)對定寬機(jī)設(shè)備本身的使用維護(hù)還缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)，使得我們對定寬機(jī)相關(guān)設(shè)備的劣化傾向難以可靠掌控。因此，懷疑定寬機(jī)主減速機(jī)的安裝水平度如果出現(xiàn)偏離，將會(huì)導(dǎo)致更大的傳動(dòng)噪音和振動(dòng)?；诖?，對定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)在投入后的水平度進(jìn)行了觀測，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際水平度的確已較投產(chǎn)時(shí)發(fā)生偏離。于是采用白鋼墊片對減速機(jī)水平進(jìn)行重新調(diào)整，并定期觀測。

（2）水平度變化的影響。即使在第一次安裝時(shí)，將定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)安裝水平全部符合要求，但是經(jīng)過一段時(shí)間使用，測試結(jié)果表明，定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)上測點(diǎn)位置發(fā)生明顯無規(guī)律的改變。因定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)安裝水平的這種非線性變化，會(huì)不可避免地導(dǎo)致其在傳動(dòng)過程中出現(xiàn)較大的振動(dòng)，由此會(huì)對主傳動(dòng)減速機(jī)相關(guān)軸承、齒輪副產(chǎn)生不利影響。當(dāng)定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)安裝水平度變化超過允許范圍，或振動(dòng)比較嚴(yán)重時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行水平調(diào)整，調(diào)整過程往往需要24～48小時(shí)，這種非計(jì)劃停機(jī)會(huì)造成巨大損失。

基于上述原因，需要對振動(dòng)進(jìn)行有效監(jiān)測和控制。由于振動(dòng)產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，設(shè)計(jì)、制造、安裝等環(huán)節(jié)都有可能存在，且因定寬機(jī)使用投入使用的需要，這些環(huán)節(jié)不可逆。這樣一來，對定寬機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)的振動(dòng)如能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，讓振動(dòng)的實(shí)際情況得到實(shí)時(shí)監(jiān)測，不失為一個(gè)避免因長期振動(dòng)而導(dǎo)致設(shè)備故障發(fā)生的好辦法。

二、定寬機(jī)振動(dòng)的在線監(jiān)測方案

（一）方案概述

為了保證定寬機(jī)的安全、穩(wěn)定及長周期運(yùn)行，更加科學(xué)地進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行、檢修及維護(hù)，必須對其采用在線監(jiān)測的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)受控。振動(dòng)在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施將定寬機(jī)全面的納入狀態(tài)監(jiān)測范圍，對設(shè)備安全運(yùn)行及科學(xué)維修提供決策支持，幫助優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行，使設(shè)備管理水平再上一個(gè)新的臺(tái)階。

（二）定寬機(jī)在線振動(dòng)監(jiān)測實(shí)施方案

對于定寬機(jī)這種低速重載的專用設(shè)備，可采用RH2000型在線監(jiān)測站進(jìn)行監(jiān)測。RH2000可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備振動(dòng)信號的多通道同步監(jiān)測及轉(zhuǎn)速、溫度、電流等各種工藝量信號的實(shí)時(shí)監(jiān)測?？蓪?shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)通過工廠內(nèi)部以太網(wǎng)傳輸并存儲(chǔ)在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。

在線振動(dòng)監(jiān)測實(shí)施方案只是硬件上的需求，為完成對振動(dòng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，還需配置有可完成以上功能需求的軟件系統(tǒng)。對此，可采用Advanced EAM作為此綜合監(jiān)測方案的統(tǒng)一平臺(tái)，并具有以下功能特色：

（1）結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)的使用、維護(hù)。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，瀏覽器為Internet網(wǎng)或局域網(wǎng)中的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)不需安裝任何專用軟件;用戶只需通過IE方式訪問服務(wù)器IP或域名，打開服務(wù)器網(wǎng)頁，即可登錄該系統(tǒng)。

采用B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)首先是使用方便，可以使得管理人員和專業(yè)分析人員對設(shè)備狀態(tài)的了解和分析做到“隨時(shí)隨地”;其次是維護(hù)方便，系統(tǒng)的維護(hù)和升級全部在服務(wù)器端進(jìn)行，專業(yè)分析人員和管理人員不必?fù)?dān)心自己的計(jì)算機(jī)重新安裝或系統(tǒng)升級。

（2）自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定自動(dòng)識別設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)等級的自動(dòng)報(bào)警，并支持對報(bào)警點(diǎn)和報(bào)警原因的查詢。這些預(yù)先設(shè)定是指對振動(dòng)的各種時(shí)域和頻域指標(biāo)以及其它工藝量（包括轉(zhuǎn)速、溫度、電流等）的統(tǒng)計(jì)報(bào)警設(shè)定，因此，狀態(tài)識別是在充分、完整的設(shè)備狀態(tài)信息基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)還可將報(bào)警信號接入控制室，進(jìn)行聲光報(bào)警，免除了人工查看數(shù)據(jù)的被動(dòng)工作。

（3）設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示與分析。系統(tǒng)提供多種分析工具，支持對采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示與分析，包括時(shí)域波形、頻譜圖、軸心軌跡、瀑布圖、包絡(luò)解調(diào)等。系統(tǒng)的軸承數(shù)據(jù)庫支持對所有采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)頻率識別與標(biāo)注。

（4）自動(dòng)的報(bào)告生成功能。能將各種分析界面、特征頻率列表、設(shè)備總值列表、主要峰值列表、檢修計(jì)劃、備件計(jì)劃等生成到Word文檔中，便于用戶撰寫分析報(bào)告，為設(shè)備檢修提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持，也降低了工作量。

（5）易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)不再局限于一臺(tái)電腦，而是可以在網(wǎng)絡(luò)中的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示和分析，并可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷，從而大大提高綜合監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測和診斷的效率。

（6）開放性的數(shù)據(jù)平臺(tái)。Advanced EAM為各種設(shè)備信息化系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，可接入其他廠家設(shè)備、備件的數(shù)據(jù)?？筛渌芾硐到y(tǒng)如CMMS、ERP、EAM、DCS等無縫集成實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為ERP和EAM系統(tǒng)中的設(shè)備管理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，以更加科學(xué)的進(jìn)行維修計(jì)劃制定和備品備件管理。

三、定寬機(jī)振動(dòng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

（1）定寬機(jī)運(yùn)行負(fù)載態(tài)波譜主要特征。頻譜主要特征：主要能量集中在4000Hz以內(nèi)，主要頻率構(gòu)成成份54.75Hz，清晰顯示兩組，間隔都為54.75Hz，一組變頻載波頻率的整數(shù)倍3072Hz為中心，另外一組是電氣特征通過頻率的整數(shù)倍。其它部分也是如此。在其中一組電氣特征放大圖像上可以見到清晰的負(fù)載頻率——錘頭擠壓板坯的周期0.645Hz。

（2）定寬機(jī)減速機(jī)振動(dòng)信號分析（以傳動(dòng)側(cè)為例）。定寬機(jī)減速運(yùn)行，長波形顯示負(fù)載態(tài)，波形特征宏觀上顯著周期性，載荷在初期較?。ㄓ晒に嚊Q定），隨著軋制進(jìn)行，略微增加，局部有隨機(jī)性的較大的沖擊毛刺。初期負(fù)載特征是轉(zhuǎn)頻的0.63Hz。中后期波形有每回轉(zhuǎn)兩次重復(fù)性特征。空載振動(dòng)能量較小。

四、結(jié)論

總之，定寬機(jī)可以大幅提高粗軋工序的板坯調(diào)寬能力和尺寸精度，提高上游工序連鑄坯的產(chǎn)量。必須實(shí)現(xiàn)定寬機(jī)主傳動(dòng)振動(dòng)的在線監(jiān)測，做好實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障分析，為及時(shí)、準(zhǔn)確地把握設(shè)備狀態(tài)提供全面的機(jī)組狀態(tài)信號，可預(yù)防設(shè)備的突發(fā)性事故，減少生產(chǎn)線的非計(jì)劃停機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張明生.定寬機(jī)在2250mm熱軋生產(chǎn)線的應(yīng)用[J].軋鋼，2017，34（06）80-82.

[2]王彥鳳，張玉柱.熱連軋帶鋼調(diào)寬技術(shù)研究進(jìn)展[J].軋鋼，2016，33（04）：45-48.

[3]唐鳳敏.熱軋帶鋼自動(dòng)寬度控制理論研究[J].電子世界，2019（05）：20+22.

[4]李楊.淺談熱軋帶鋼寬度控制系統(tǒng)AWC的應(yīng)用[J].冶金與材料，2019，39（02）：118-119.

[5]楊永朋，金自力.包鋼2250 mm熱連軋鋼帶頭尾失寬原因及改進(jìn)措施[J].包鋼科技，2017，43（06）：20-22.

[6]付選.關(guān)于熱軋帶鋼軋機(jī)自動(dòng)寬度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（33）：44.