[发明专利]高速线材精轧机振动状态在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速线材精轧机振动状态在线监测方法。

背景技术

高速线材精轧机通常是单台电机驱动增速机两路输出，通过长通轴驱动精轧机运行，其为模块化设计，奇偶数相对应的辊箱可互换安装，由于长通轴的振动传递使得各机架的轧机振动相互影响。各机架的伞齿轮箱零部件价格昂贵，备件量很少，设备一旦发生事故就很可能酿成严重的后果。对于典型的八机架精轧机而言，精轧机由一台电机驱动，经齿轮箱变速分两路分别输出至八个机架辊箱，具有工作转速高、机组连续工作的特点，这对设备运行和维护都存在着极大困难。目前设备维护方式依靠人工测量和观察方法进行点检和故障判断，往往不能及时发现设备隐患，导致设备事故扩大，极易造成恶性设备事故。

在精轧机的故障类型中，松动故障在精轧机出现较多，投产初期和更换零部件后主要以转轴上轴套和隔环松动现象为主。原设计这些轴套和隔环与轴之间为间隙配合，依靠装配时将其轴向压紧固定以防止发生相对转动，但在实际运行过程中因冲击、振动和温度等因素的影响，轴套或隔环容易发生松动而与轴发生相对旋转，严重时还会造成轴磨损。精轧机典型故障包括滚动轴承故障、安装对中状态不良、齿轮箱啮合异常以及轴承松动故障。因此，建立高速线材精轧机的振动状态在线监测方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速线材精轧机振动状态在线监测方法，本方法通过采集精轧机的电机、齿轮箱和辊箱轴承座的振动参数，采用分类指标监测精轧机运行状态的劣化趋势，避免因电机、齿轮箱和各辊箱轴承座故障导致的轧机非计划停机，支撑高速线材精轧机的正常运行。

为解决上述技术问题，本发明高速线材精轧机振动状态在线监测方法包括如下步骤：

步骤一、在精轧机的电机、齿轮箱和辊箱的各轴承座上设置用于输出振动信号的振动传感器，采集各振动传感器的原始输出信号Yi，对该原始输出信号Y_i作频谱分析，提取精轧机的特征信号；

步骤二、由步骤一的原始输出信号Yi经计算得到各轴承座轴承的内外环相对转速频率f_r，各轴承座的轴承故障表现在不寻常振动级值有冲击，轴承各零部件的振动特征频率与轴承参数的关系为

轴承外环振动频谱：f₀=nf_r(1-dcosα/D)/2                     (1)

轴承内环振动频谱：f_i=nf_r(1+dcosα/D)/2                     (2)

轴承滚动体振动频谱：f_p=f_r(D/d){1-[d(cosα)/D]²}/2              (3)

轴承保持架振动频谱：f_h={f_i[1-d(cosα)/D]±f_o[1+d(cosα)/D]}/2    (4)

式中：n为滚动体数、f_r为内外环相对转速频率、d为滚动体直径、D为节圆直径、α为滚子与轨道面的接触角；

步骤三、设定轴承故障因子，轴承内圈故障因子B₁、轴承外圈故障因子B₂、轴承滚动体故障因子B₃、轴承保持架故障因子B₄，则轴承各部件故障因子与振动频谱间的关系为：

B₁=(A_fi+1/A_fi+U_fi+1/U_fi)/4                         (5)

B₂=(A_f0+1/A_f0+U_f0+1/U_f0)/4                         (6)

B₃=(A_fp+1/A_fp+U_fp+1/U_fp)/4                         (7)

B₄=(A_fh+1/A_fh+U_fh+1/U_fh)/4                         (8)