[发明专利]一种基于振动信号诊断轧机辊系故障的方法

说明书

技术领域

本发明属于轧机辊系故障诊断领域，具体涉及一种基于振动信号诊断轧机辊系故障的方法。

背景技术

轧机振动是轧制过程中普遍存在的问题之一，给生产带来严重的问题，最突出的表现是由轧机振动引起的表面振动纹，严重时甚至引起带钢等断裂，对生产的连续性以及其他方面带来严重的不利影响。

因轧机振动发生原因较为复杂，世界各国的专家和研究人员都致力于轧机振动的研究，试图合理解释轧机振动的可能原因与提出有效的拟制振动措施，截至到目前为止，尚无特别有效的方法或措施可以从根本上解决轧机振动问题，目前为止使用最多的方法是通过一套轧机振动监测系统对轧机振动情况进行监控，通过对监测到的振动信号进行数据分析，来判断轧机的振动情况，当轧机振动值超过设定值时，则进行报警，从而提醒操作人员采用相应措施避免因轧机振动而造成批量生产事故，然而目前相关研究人员在轧机振动信号上的具体分析应用方面所进行的研究却很少，更未提出过基于振动信号来实现轧机辊系故障诊断的方法。

中国专利CN103115668A公开了“轧机振痕振动信号的故障特征提取方法及识别方法”，其是基于二阶循环自相关函数的解调方法，对非平稳的振痕振动信号进行频率解调并进行时域切片，提高了振痕振动信号故障特征提取的准确度，并提出采用功率谱信息熵的形式来进行报警判断，但专利内并未提出具体故障的识别方法，更无法准确的诊断辊系故障。

中国专利CN201179527Y公开了一种连轧机带钢振动纹监测预警装置，通过对轧机振动、转速、辊径、钢卷信息等信号的采集处理，实现对振动纹现象产生的预警，但专利内并未提出振动信号在轧机故障诊断上的方法。

中国专利CN200710176052.4提出一种适用于旋转机械振动故障诊断的专家系统，但并未给出振动信号在旋转机械故障上的具体诊断方法。

综上所述，目前尚缺乏有效的手段来对轧机的辊系故障进行快速诊断，因此，急需一种针对轧机辊系故障的诊断方法，不但要实现轧机辊系状态的在线监测，并能在辊系异常时及时给出报警，避免因轧机辊系异常而造成批量生产事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于振动信号诊断轧机辊系故障的方法，通过对轧机振动信号的分析处理及辊系中各轧辊的转动周期计算，实现轧机辊系故障的诊断。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于振动信号诊断轧机辊系故障的方法，其特征是，包括如下步骤：

a)参数初始化

包括各机架报警参考值与电机转速之间对应关系G_i(v)设定、各机架减速齿轮箱减速比n_i设定，其中v为电机转速，i为机架号；

b)信号采集

包括各机架振动信号X_i(t)、各机架电机转速信号v_i(t)、各机架辊径信息D_ij的采集，其中，D_ij表示第i号机架上的第j号轧辊的直径；

c)数据预处理

包括各传感器电信号与实际值之间的换算，振动信号的偏置去除、噪声滤波等，电机转速信号的均值求解，处理完成后得到各机架振动波形X′_i(t)、各机架平均电机转速

d)振动波形峰峰值F_i计算

包括各机架处理完成后的振动波形X′_i(t)峰峰值计算，即计算振动波形X′_i(t)中最大值X′_i(max)和最小值X′_i(min)之间的差，F_i＝X′_i(max)-X′_i(min)；

e)报警判断

若振动波形峰峰值超过对应转速下的报警参考值，即则认为发生异常振动，进行振动报警；否则忽略；

其中，根据各机架平均电机转速和各机架报警参考值与电机转速之间的对应关系G_i(v)得到；

f)振动类型判定

根据报警提示，检查振动波形，观察异常振动是否为周期性，若为周期性异常振动，则记其周期为T；

g)计算对应机架辊系中各类型轧辊转动周期T_j

根据电机转速和轧机减速齿轮箱减速比计算出工作辊转速，从而计算出工作辊转动周期T_a，即

其中，为电机转速，单位：rpm；

n_i为对应轧机的减速比；