李卫军，张丹，赵宁，黄红芳
摘要：本文通过冷轧厂A2风机和五机架连轧机3#齿轮箱设备诊断实例，说明在关键设备上采用在线监测系统，可以及时发现设备异常，迅速查明故障原因并排除隐患，防止突发事故。
关键词：风机；齿轮箱；设备诊断
冷轧厂年产量为100万吨，生产的钢板厚度为0.23mm。由于设备多、分布广，加之工人平均年龄较大等因素，设备管理任务十分繁重采用先进的监测诊断仪器、预测故障隐患，实现有计划、有针对性地按状态检修，缩短检修时间，提高检修质量，减少备件储存，提高设备维修管理水平，是迫切需要解决的问题。
一、在线监测系统
根据集团公司“万点受控”工程的要求，自1998年起，冷轧厂先后投运了五机架轧机齿轮箱在线监测系统和A2风机在线监测系统。
1．风机在线监测系统
A2风机选用四个振动测点（前后轴承瓦振各两个）和一个测转速点，风机在线监测系统情况见表1，传感器安装情况见图1。
风机开启后，传感器采集测点信息，并传送到EN3800系统。通过显示屏可清楚地看到前轴承水平、垂直瓦座的振动值，转速测定值等风机运行状况；系统计算机可分析振动波形的极值等数据，统计超过最大报警值的次数及时间等，还可自动报警。
2．五机架轧机齿轮箱在线监测系统
系统（LeadmeasureGX）共有33个振动测点，其中15个用于齿轮箱监测，18个用于大电机监测，系统具有如下特点(见表2)。
(1)A/D卡支持信号调理仪自由扩展，目前最多可扩展成16×16=256通道。今后如需扩展，在现有基础上添加多通道信号调理仪即可。
(2)根据监测设备结构的不同，分别采用B&K8325H型加速度传感器和PCB327A11型工业加速度计，前者用于齿轮箱，后者用于电机轴承。两种传感器都具有较高灵敏度（约100MV/g），并可抵抗最大5000g的冲击而不损坏。
二、诊断实例
1．预测A2风机轴承隐患
2001年10月，风机在线监测系统成功预测了A2风机轴承隐患，避免了一次设备被毁的重大事故。
(1)风机运行状态
A2风机自投入运行以来，前轴承水平振动值即偏大，说明风机的装配未达到要求。风机各测点运行起始振动值如表3。
从时域图可以看出风机在68月运行比较平稳，进入9月以后，前轴承水平振动值有较大增加，偶尔超过报警值，垂直振动值缓慢增长(图2)；然而10月以后，前轴承水平振动值急剧上升，甚至超过最高警戒线(图3)，垂直振动值依然缓慢增长。这表明风机运行状况已经恶化到了需要停机检修的程度。
(2)数据分析
根据风机振动时域曲线及频谱图和实际运行情况分析如下。
①从表4可知，轴向水平12.50Hz（主轴转频）的振动值最大（0.393E+1mm/s），50.OOHz和37.50Hz次之；径向垂直98.75Hz振动值最大(0.923E+0mm/s)，50.OOHz，12.50Hz次之。
②时域图显示径向垂直方向振动值不大，说明风机整体静平衡较好。
③每次更换粗过滤网后，各测点振动值增大，但随着粗过滤网的堵塞，各测点振动值逐渐下降，这表明风机的振动随负载变化而变化。
(3)故障诊断
根据以上分析，参照滚动轴承特征频率及其故障原因表，可初步判定造成风机运行故障的原因是轴或转子不对中，轴承不对中或轴承间隙过大。
(4)现场验证
风机解体检查发现，前、后轴承不对称，造成轴不对中。前轴承与轴承盖内上端的间隙为0.38mm，内圈及滚柱有磨损痕迹；后轴承的间隙距离偏大，轴承与固定环的间距为2mm，与轴承盖内上端的间距为0.43mm，后轴承外圈有磨损痕迹，且有2mm深的磨损槽两个。
由此可以认为，由于后轴承间隙过大，导致风机运行时其外圈随轴一同旋转，造成外圈及后轴承座有磨损痕迹；此外，由于轴不对中，使前轴承受到非正常的扭力，导致内圈及滚柱磨损。总体来说，是由于风机的装配问题导致运行故障。
设备重新装配后，振动值恢复正常，证明风机运行故障、部位及原因的判断基本正确。
2．轧机传动系统监测
2005年7月，五机架轧机齿轮箱在线监测系统发现3#齿轮箱齿轮存在啮合频率的基频、二次谐波和三次谐波(图4)，分别为257.813Hz(振动幅值为0.881m/s2)，511.719Hz(振动幅值为1.05m/s2)和769.531Hz(振动幅值为3.78m/s2)。经过定修处理后，以上特征频率消失，设备恢复正常。
三、结论
1．针对轧钢机组采用在线监测技术，可以预测、分析设备故障的严重程度及故障部位和原因，从而避免设备损坏，缩短检修时间，减少经济损失。
2．实践证明，在线监测系统是设备维护管理的有效工具，是实现轧钢安全生产的重要技术手段，应该大力推广。
参考文献：
张晓彤，徐金梧，杨德斌．大型连轧机传动齿轮在线故障诊断方法研究．钢铁，2001,36(3):59-63
李惠彬，应怀樵．轧机减速机振动测试与故障分析．噪声与振动控制，1998,2:42-45.