高速无扭精轧机组设备故障诊断分析

张宇

摘 要：在长时间的运行过程中，因受到操作不当、设备老化等各种原因的影响，导致设备往往容易出现各种故障问题。因此需要对设备故障进行科学诊断，才能有效制定适宜的维修方案，保障设备的安全运行。在这一背景下，本文将以高速无扭精轧机组设备作为主要研究对象，对其故障诊断进行简要分析研究。

关键词：高速无扭精轧机；齿轮；故障诊断

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.013

1 高速无扭精轧机组的简要概述

为有效说明高速无扭精轧机组设备的故障诊断，本文将以某公司设计研发的高速无扭精轧机组为例。该机组设备中机架呈“V”字型相互垂直布置，整体刚性底座中装有十架轧机，采用直流变频调速电机负责为其集中传动。两根齿轮轴输出功率在位于增速箱输入轴中的大齿轮的直接带动下，负责主传动[1]。而在齿型联轴节的作用下，输出轴有效联接两根传动轴，对兩侧轧机提供驱动作用。由于高速无扭精轧机组设备结构具有较高的复杂性，并且具有转速高、运动部件众多且彼此相互关联等诸多特性，因此一直以来也是运维人员的关注重点。但由于在长时间的运行下，高速无扭精轧机组设备中的部分零部件出现松动、脱落或是老化、磨损等问题，而容易导致机组设备出现各种故障问题，因此需要工作人员及时对高速无扭精轧机组设备进行故障诊断，以便可以第一时间有效排除故障问题，恢复高速无扭精轧机组设备的正常、安全运行。

2 高速无扭精轧机组设备的故障诊断

（1）立伞齿轮故障。在高速无扭精轧机组设备的运行过程中，立伞齿轮故障是其较为常见的一种故障。其故障表现通常为进行高速无扭精轧机组设备点检时，轧机整体出现较大振动。此时工作人员通过对振动值进行实时监测，对获得的检测频谱图进行分析，可知在出现振动幅值最高峰值的位置处，一般会与立伞轴轴频相对应。但在高速无扭精轧机组设备正常运行的情况下，立伞轴的轴频相对较小，即便出现振动最大幅值，其频率也多与轧辊轴轴频相对应[2]。因此可知此时高速无扭精轧机组设备出现立伞轴失衡故障，受此影响轧机出现巨大振动。例如有相关数据显示，在立伞轴出现失衡故障的情况下，检测得到的立伞轴轴频振幅最大可以达到8.15mm/s，而规定振动标准值则为4.08mm/s，此时电机转速则约为920r/min。根据后期工作人员对机组设备进行停车检修的结果可知，正是由于设备中立伞轴螺旋伞齿轮小端轴承隔离环内孔，因轧机长时间运行而出现严重磨损，导致其和轴之间出现了相对转动的情况，进而使得与之对应的轴颈部位也出现了一定的磨损情况，最终出现了立伞轴失衡故障。此时检修人员需要对磨损零部件进行重新更换并规范回转，从而有效解决这一故障问题。

（2）增速箱轴承故障。在高速无扭精轧机组设备中增速箱轴承故障也是其一大较为常见的故障问题。其故障表现通常为增速箱在运行过程中出现明显较大振动且伴随巨大噪声。例如有工作人员通过检测发现单数架侧自由端的振动烈度最高达到了10mm/s，而规定限值则为5mm/s，即便在后期采取减速轧制的方式，振动烈度也仅仅只下降了2.2mm/s，由此可知增速箱出现了故障问题。此时工作人员通过采用专门的检测仪器设备，并对获取的频谱图进行分析，可知在不同转速中，均有若干幅值较高的频率尖峰值。例如根据相关检测数据可知，在电机转速达到1200r/min的情况下，最高峰值和频率分别可以达到13.5mm/s与6600Hz。在该故障案例中，工作人员通过精准计算每一个轴系和轴系部件固有频率，可以确定出具体出现损坏等故障问题的轴承[3]。此时需要工作人员及时停机并解体增速箱，对其进行全面精细的检查。在检查过程中，可知单数侧被动齿轮自由端单列滚子轴承外圈出现了明显的断裂现象，并且其断裂位置位于增速箱上箱体和下箱体交接的位置处。因此工作人员通过及时对断裂轴承进行换新，并对轮系间隙进行重新调整，在规范完成回转后发现轧机增速箱的振动问题得到明显缓解，振动值噪音基本消失，即代表此时增速箱轴承故障问题已经基本排除。

（3）保护帽安装故障。在对部分线材产品进行轧制的过程中，有些轧机需空过，轧辊轴中使用保护帽加保护套代替安装辊环。但在轧机高速运行下，如果在安装时保护帽与保护套不牢固或是出现安装不当等问题，将会直接导致轧辊轴出现失衡问题，进而使得轧辊箱出现巨大振动，严重时甚至会引发油膜轴承损毁等问题。此时工作人员需要结合具体检测数据，对轧辊箱振动故障进行有效确定。如在轧机加保护帽空过后的开车轧制中，轧辊箱出现巨大振动，振动烈度超过7mm/s，此时电机转速则为930r/min。而在采取减速处理后，轧辊箱振动烈度仍然在6mm/s以上，但此前轧机一直处于正常运行的状态，因此可以判断由于保护帽与保护套安装不当导致轧辊轴出现失衡的故障问题。此时工作人员通过即刻停车检修重新更换保护帽与保护套并进行规范安装后，再次启动轧机发现电机转速已经恢复正常，轧机振动幅值也降至标准值内，即故障排除。

3 结束语

针对高速无扭精轧机组设备中常见的故障问题，工作人员需要结合设备的具体运行特征，在对其故障表现进行认真观察，并使用各种专业的检测仪器设备以及检测技术准确获取高速无扭精轧机组设备的具体运行数据后，对其进行深入分析以便可以明确具体设备故障问题和故障原因，从而更有针对性地进行问题解决，以便能够及时排除故障，恢复设备正常运行。

参考文献：

[1]丁朋，黄鹏飞.高线精轧机增速箱故障诊断[J].冶金设备，2018

（S1）：152-154.

[2]王顺利，贾维龙，简彦成.高速线材精轧机（哈飞）振动故障诊断[J].冶金设备，2017（S2）：187-191.

[3]杨诚潜.状态监测与故障诊断技术在精轧机设备管理中的应用[J].山西冶金，2015，38（04）：58-63.