Φ800/650棒材精轧线14H减速机故障诊断实践

殷 宏，王旭升

（1.辽宁冶金职业技术学院，辽宁本溪 117022；2.本钢板材特钢公司，辽宁本溪 117022）

0 引言

本钢板材Φ800/650 mm棒材生产线采用的是意大利POMINI公司、德国SIEMENS电气公司和国内数家骨干制造企业的先进设备和技术。生产线以汽车用合金钢、轴承钢、低合金结构钢为主导产品，同时可生产叶片钢、铁路用钢、石油用钢等产品。产品规格为 Φ（20～300）mm 和 Φ（200～280）mm，其中：初轧产品规格为 Φ（200～300）mm 和 Φ（200～280）mm；大棒线产品规格为 Φ（85～200）mm；小棒线产品规格为 Φ（20～80）mm。采用容知802频谱分析仪，对Φ800/650棒材生产线的减速机进行定期检测，能较为准确地把握轧机传动系统的运行状态，实现对减速机等传动部件的预知维修。

1 传动设备的基本参数及测点位置

电机转速597 r/min，电机功率1500 kW。齿轮箱传动比i=8.41。第一级：主动轮齿数 Z1=25，m=10，β=12°，d=258.427 mm；从动轮齿数 Z2=64，m=10，β=120°，d=661.573 mm；第二级：主动轮齿数 Z3=21，m=14，β=130°，d=306.133 mm；从动轮齿数 Z4=69，m=14，β=130°，d=1005.867 mm；第三级：主动轮齿数 Z5=从动轮齿数Z6=31，m=16，β=120°。其中，m 是齿轮模数，β 是螺旋角，d 是分度圆直径。

2 故障诊断过程

2.1 包络解调技术

在振动分析中，包络解调技术是很常用的方法。故障轴承、齿轮表面剥落或损伤会产生周期性的冲击振动信号。通过包络解调技术来诊断轴承故障，是利用轴承元件表面损伤类故障产生的冲击脉冲引起相应的轴承元件、轴承座或加速度计的共振（其频率即为高频的载波频率）来对滚动轴承进行精确诊断的。这是因为，表面损伤类故障所引起的冲击脉冲（对应于各自的故障特征频率）对结构固有频率（高频载波）进行了幅值调制，所以如果对包含有结构固有频率及故障调制信息的信号进行解调处理（以载波频率为中心频率进行带通滤波，再进行包络检波），就可以获得一个剔除其他低频干扰，但含有故障信息且信噪比已大为提高的包络解调波，对此解调波进行频谱分析就可以在故障发生的早期就精确诊断表面损伤类故障，如轴承内、外圈剥落，滚动体表面剥落（点蚀）等。

表1 减速机轴承厂家型号及故障频率

图1 精轧机组14H减速机测点分布

表2 4A点加速度的时域指标mm/s2

2.2 测点的时域波形、频谱、包络解调谱

图3 4A点加速度时域波形

由于现场条件所限，只能测图1所示的5个点。3A点加速度的频谱及包络解调谱如图2所示，4A点加速度的时域指标见表2，其典型时域波形、频谱及包络解调谱如图3～图4所示。5H点加速度的典型时域波形、频谱及包络解调谱如图5～图6所示。其中，3A点、4A点和5H点的采样频率均为12 800 Hz。

3个位置测点包络解调谱都出现HM926747/10D-XA轴承内圈故障频率115 Hz（计算值为117 Hz），4A点加速度波形出现调制波形，时域指标峭度值为8.584 mm/s2（＞3.5），说明可能有零件损坏，呈现轴承内圈劣化故障特征。根据检测结果，认为该轴承内圈可能损坏。图7是轴承解体后的照片，确认内圈已经断裂。

图4 4A点加速度频谱和包络解调谱

图5 5H点加速度波形

图6 5H点加速度频谱和包络解调谱

图7 HM926747/10D-XA轴承内圈断裂

3 结论

（1）包络解调技术应用于Φ800/650 mm棒材精轧生产线传动系统的状态监测与故障诊断非常有效。实际中如果多个测点包络解调谱都出现明显故障特征，说明零件已经损坏。（2）运用设备振动诊断技术在Φ800/650 mm棒材精轧生产线对减速机进行运行状态监测，能有效地确定传动系统故障部位及发展趋势，实现提高设备维修计划执行率，减少热停时间，提高产线的开动率。