基于在线振动分析的高速线材精轧同步箱故障诊断[1]

1、基于在线振动分析的高速线材精轧同步箱故障诊断 冯天毅 王斌 崔杰 张大彪 （邢台钢铁有限责任公司）摘 要 利用在线监测系统对高速线材精轧同步箱的故障状态进行分析诊断。运用自相关和倒谱的分析妇女法普通的时域运用时域、频域分析及方法并结合了设备现场使用情况综合进行分析，并利用倒谱方法检测到。经验证，本分析诊断结果与实际结果一致。该分析方法是实现预知维修、保证设备的安全运行的有效方法。关键词 在线振动检测；同步箱；故障诊断 Fault diagnosis of finishing synchronous gearbox of high speed wire rod based on the anal

2、ysis of the vibration online FENG Tingyi, WANG Bin，CUI Jie ,Zhang Dabiao (Xing Tai Iron&Steel CORP., LTD.，Hebei, Xingtai 054027, China)Abstract This paper analyzes the data of on-line state detection of the synchronous box of high speed wire rod finishing. Time domain and frequency domain analys

3、is method and the equipment condition are combined. It is verified that this diagnosis results and the actual results are consistent. This analysis method is an effective method to realize the predicting maintenance, guarantee the safe operation of the equipment. Key words online vibration detection

4、; Synchronous gearbox; Fault diagnosis1.前言同步箱是精轧机组的动力分配设备，由四台相同的直流电机（型号：Z710400P，功率1250KW，电枢电压：700V）分两组（2*2）并联驱动，共有七根轴，自北向南依次为一轴至七轴，其中二轴和六轴为输出轴，通过鼓型齿联轴器与传动轴相连接以分别驱动精轧机的奇数和偶数架次。同步箱示意图见图1。精轧同步箱于2012年3月中修上机后运行平稳，在2012年12月巡检时发现同步箱a35和a24两测点的振动值有异常上升趋势，利用在线监测系统对该轴的振动情况进行分析和诊断。图1 精轧机同步箱示意图2.同步箱故障分析及诊断在线检测

5、利用LeadMeasure-GX2设备运行状态监测平台系统，依据选取轴承座刚度和载荷密度均较大的位置作为测点位置的原则，根据现场情况，同步箱的测点位置选择在每个轴承座的垂直上方。2.1二轴振动趋势分析及现场设备使用情况对二轴趋势图（见图2）进行分析，输出侧振动自11月20日开始异常增长，至12月8日振动加速度峰值达32m/s²，非输出侧11月27日开始异常增长，振动加速度峰值达22m/s²，时域指标显示输出侧峭度值最高达6.6（峭度值正常为3以下），而非输出侧峭度值正常。检查与二轴输出侧相连接的27#精轧锥箱，振动情况正常。打开同步箱观察孔检查，润滑与齿面啮合均良好。经了解

6、在近期每周一次的油品化验（污染颗粒计数）中发现有微小金属粉末增多现象，判断应为轴承或与其相接触部位磨损所致。对同步箱地脚、联轴器及箱盖连接螺栓进行检查，未发现松动现象。驱动电机转速n=1081rmin，根据同步箱示意图参数计算二轴旋转频率f= n*Z1/Z2/60=38.04 Hz 。同时根据特征频率计算公式，计算出二轴装配轴承的特征频率见表1.由于二轴两侧故障信号的图谱差异较大，分别进行分析。 二轴输出侧振动趋势图 二轴非输出侧振动趋势图图2 2012.11月-2012年12月二轴振动趋势图 表1. 二轴所装配轴承的特征频率 轴承型号过内圈频率过外圈频率滚动体通过频率保持架故障频率NU226

7、 M1C3366.66280.32139.9716.36QJ319N2MPA270.47185.9581.2615.482.2二轴输出侧振动原因分析 图3输出侧时域放大图 图4输出侧幅值谱图1）图3时域波形图中有明显调制现象并存在周期性冲击信号，周期性冲击信号的周期约0.026秒（38.46 Hz），与轴转频相相近，为调制信号；在其中间还发现周期约为0.0027秒（370.37 Hz）的细小冲击信号，与轴承NU226 M1C3的过内圈频率（366.66 Hz）相近，为载波信号，即转频将轴承NU226 M1C3的过内圈频率进行了调制。 2）从图4中发现，频域谱线呈“梳状”。在39.063 Hz处

8、（与轴转频38.04Hz接近）振动加速度值达1.226 m/s²,且有多达20倍以上倍频出现，倍频幅值甚至超过基频幅值（如8倍、11倍频等），同时还有1/2转频（19.5Hz）的低次谐波存在；此外在379.742 Hz处有加速度值达0.705 m/s²的振动峰值出现，与轴承NU226 M1C3的过内圈频率（366.66 Hz）接近，且有2倍频，并在其周围存在39.063Hz的边频，与上述调制现象相吻合。以转轴转频为特征频率的故障主要有不平衡、不对中、碰磨、松动等，根据以上时域及频域的分析并结合对现场设备情况的检查，松动故障的特征与所述特征及现场使用情况相符，尤其是图3中含有

9、高次和低次谐波，以及倍频的幅值特点，初步判定该轴存在松动的故障隐患；同时结合峭度值较高的情况，推断出输出侧的轴承NU226 M1C3内圈存在故障隐患。据此，初步判断为因轴承故障引起振动加剧使轴向产生间隙而造成松动，轴承故障为原发故障，松动故障是引发故障。2.3非输出侧故障原因分析 图5 非输出侧时域图 图6非输出侧幅值谱放大图1）从图5时域波形图中发现，波形上部的幅值明显小于下部的幅值，呈“截头”现象，并有明显的周期为0.026秒的冲击信号（38.46 Hz），与轴转频相接近；2）图6的频谱放大图中，在39.063 Hz即轴转频（38.04Hz）附近，振动加速度值达1.017 m/s²

10、;, 且有多达10倍以上倍频出现，但振动幅值随频率升高而降低，同时在频谱图中还可发现幅值较低的1/2倍（19.5Hz）和1/4倍（9.6Hz）等次倍频出现。基于以上分析，有明显碰磨故障的特点，结合输出侧故障原因分析以及轴两侧的振动趋势分析，分析该侧振动是因轴的松动造成碰磨故障的产生，既轴的松动故障是该侧振动的原发故障。2.4检修结果验证利用计划检修时间对同步箱进行拆检，二轴输出侧轴承NU226 M1C3的内圈有大量点蚀现象，与诊断结果相吻合；发现二轴非输出侧轴向固定端盖与轴承外圈接触部位被轴承外圈磨去约4mm，造成二轴轴向定位失效，轴向窜动加大。对上述问题处理后，该轴振动幅值回复正常，时域和频域图谱中已无周期性冲击信号和故障特征频率。 图7 NU226 M1C3轴承内圈 图8 轴向固定端盖3.结束语 通过采用振动趋势、时域、频域的图谱分析方法并结合设备的现场使用情况，对同步箱的振动进行了故障分析和诊断，诊断结果较好地反映了真实工况和故障，为设备的预知维修提供了技术保障。参考文献：1 易良渠 简易振动诊断现场实用技术，机械工业