銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

易 慧

（江銅銅板帶有限公司，江西 南昌 330096）

軋機(jī)電氣設(shè)備振動(dòng)是世界范圍內(nèi)鋼板帶軋制過程中難以控制的重要問題。軋機(jī)電氣設(shè)備振動(dòng)表現(xiàn)出多種形態(tài)，符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的只有垂直方向和水平方向振動(dòng)，還有一部分需要根據(jù)軋機(jī)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行角度計(jì)算，在鋼板帶軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)出現(xiàn)種種不準(zhǔn)確、原因不明的“干擾振動(dòng)”，這種不合理的設(shè)備振動(dòng)會(huì)影響到鋼板帶的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以此次提出將測(cè)振傳感器引用到設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，形成一種基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法，以此來保障鋼板帶的有效生產(chǎn)。

1 基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法

測(cè)振傳感器主要是用于監(jiān)測(cè)銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備軸徑振動(dòng)和軸向位移，其監(jiān)測(cè)的質(zhì)量是與被測(cè)部位距離有直接關(guān)系的，所以首先要確定測(cè)振傳感器的安裝位置。由于軋機(jī)電氣設(shè)備在作業(yè)過程中需要經(jīng)常換軸、停機(jī)、抬軸，導(dǎo)致傳感器也要經(jīng)常跟隨被測(cè)部位發(fā)生位置變化，增加了監(jiān)測(cè)的復(fù)雜性，為了即保證傳感器的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，同時(shí)又保證傳感器位置不會(huì)經(jīng)過變化。在軋機(jī)電氣設(shè)備的軸承徑向和軸向各安裝一個(gè)渦流傳感器，抽象渦流傳感器是用于監(jiān)測(cè)銅板帶軋制過程中軋機(jī)上風(fēng)機(jī)的軸向移動(dòng)，徑向渦流傳感器是用于監(jiān)測(cè)軋機(jī)軸承的徑向移動(dòng)，這樣實(shí)現(xiàn)了同時(shí)監(jiān)測(cè)軋機(jī)軸承的垂直兩個(gè)方向的移動(dòng)情況[2]。除此之外由于軋機(jī)在銅板帶軋制過程中的工作原理和空間限制，渦流傳感器不能直接安裝在軸承的正上方，所以為了最大限度的監(jiān)測(cè)到軋機(jī)的軸承振動(dòng)信號(hào)，渦流傳感器要安裝在靠近軸承附近，其具體安裝位置如下圖所示。

圖1 渦流傳感器安裝圖

在確定完渦流傳感器的安裝位置之后，還要根據(jù)最大夾角設(shè)計(jì)區(qū)分傳感器采集的信號(hào)是正常振動(dòng)信號(hào)還是偏離振動(dòng)信號(hào)。在銅板帶軋制過程中，軋機(jī)電氣設(shè)備發(fā)出的振動(dòng)屬于垂直和水平振動(dòng)，說明軋機(jī)電氣設(shè)備處于正常作業(yè)狀態(tài)；如果發(fā)出偏離垂直和水平方法的振動(dòng)，說明軋機(jī)電氣設(shè)備存在故障，所以傳感器系統(tǒng)要實(shí)時(shí)計(jì)算出振動(dòng)信號(hào)的角度，角度越大，則出現(xiàn)故障的幾率越大。設(shè)振動(dòng)信號(hào)的最大角度為α，根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理和勾股定理，其計(jì)算公式為：

公式（1）中R為軋機(jī)支撐軸的長(zhǎng)度，r為軸承半徑，l為渦流傳感器探頭長(zhǎng)度，H是渦流傳感器探頭到支撐軸的距離，h為渦流傳感器探頭到軸承的距離。

通過合理的布置渦流傳感器的安裝位置和夾角計(jì)算，可以精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)出在銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了軋機(jī)電氣設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)

為了保證基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法的有效性，將其與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證測(cè)振傳感器在線監(jiān)測(cè)效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

此次實(shí)驗(yàn)是在上海某機(jī)電工程學(xué)院熱軋實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，兩種方法監(jiān)測(cè)的軋機(jī)電氣設(shè)備選用相同型號(hào)和生產(chǎn)批次，其支撐軸R長(zhǎng)度為150mm，軸承半徑r為80mm，最高軋制速度為216m/min，最低軋制速度為126m/min，在設(shè)備最高軋制速度下，工作軸的旋轉(zhuǎn)頻率為3.15Hz，最低軋制速度時(shí)工作軸的旋轉(zhuǎn)頻率為1.34Hz。根據(jù)公式（1）計(jì)算出的該軋機(jī)電氣設(shè)備在銅板帶軋制過程中出現(xiàn)的最大傾角α=43°。根據(jù)所監(jiān)測(cè)的軋機(jī)電氣設(shè)備信息，此次使用的渦流傳感器是由天瑞儀表電器公司生產(chǎn)的CWF-D3-07F型渦流傳感器，該型號(hào)傳感器是由前置傳感器探頭、后置器、直流電源組成，探頭負(fù)責(zé)接收設(shè)備振動(dòng)信號(hào)，后置器負(fù)責(zé)分析信號(hào)，在使用該傳感器監(jiān)測(cè)之前對(duì)其進(jìn)行了性能校準(zhǔn)。此次實(shí)驗(yàn)將用個(gè)兩種方法對(duì)銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行5個(gè)小時(shí)的在線監(jiān)測(cè)。

2.2 結(jié)果分析

將基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法用方法1表示，將傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法用方法2表示，下表為五個(gè)小時(shí)內(nèi)兩種方法監(jiān)測(cè)的檢測(cè)效率和設(shè)備生產(chǎn)效率。

從表1可以明顯的看出，基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法用方法的監(jiān)測(cè)效率平均在620mm/h以上，最高的監(jiān)測(cè)效率能達(dá)到671mm/h，并且軋機(jī)電氣設(shè)備的生產(chǎn)效率也明顯提高不少。

表1 兩種方法監(jiān)測(cè)的檢測(cè)效率和設(shè)備生產(chǎn)效率

而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法平均監(jiān)測(cè)效率僅416mm/h，最高的監(jiān)測(cè)效率實(shí)在設(shè)備運(yùn)行的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，之后都是處于下降趨勢(shì)，并且設(shè)備的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法用方法，證明了基于測(cè)振傳感器的軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法用方法具有較高的監(jiān)測(cè)效率。

3 結(jié)語

此次根據(jù)銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求設(shè)計(jì)了一種新的監(jiān)測(cè)方法，首次測(cè)振傳感器應(yīng)用到軋機(jī)電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)中，能夠高效率的監(jiān)測(cè)銅板帶軋制過程中軋機(jī)電氣設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)，并且根據(jù)設(shè)備振動(dòng)頻率和角度精準(zhǔn)的分析出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，有效提高了軋機(jī)電氣設(shè)備的生產(chǎn)效率，對(duì)促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。