SP定宽机偏心轴承的故障诊断-----综合诊断的必要性

   宽度控制是热轧产品质量控制的重要环节，随着连铸工艺的广泛应用，在热轧生产工艺中，有一种定宽侧压机技术正取代传统的大力辊轧边技术。定宽侧压机（Sizing Press,简称SP轧机）是从国外引进的新技术、新设备，具有世界很高水平。它的大侧压量是350mm,与传统大力辊轧机相比，具有宽带调整范围大、板宽与板形均匀性好及生产效率高等优点。

    随着轧制结构的提高，品种规格的扩展，加上生产和设备人员对这项技术的研究还不够深入，设备故障所导致的产品质量问题日益暴露出来。每年由于定宽侧压机的故障造成整条生产线的非计划停机时间都很长，所以它是这条生产线上大的隐患之一。

    设备故障会使设备维修费用上升，生产能力下降，产品质量不好会失去市场。随着钢铁市场竞争越来越激烈，降低生产成本和提高产品质量成为提高企业竞争的主要手段。所以能减少SP的设备故障率，可以为企业带来很大的效益。

    在平时使用设备时，做好设备检测、状态监测，通过提高设备的各种关键状态参数、判定并优化设备的维护、维护周期、有效提高设备的可靠性、降低设备的维护、维修费用，从而提高企业的效益。

   SP轧机的运动由侧压机构、同步机构和调宽机构三个主要部分完成， 其中侧压机构由两个曲柄滑块组成；同步机构由同步电动机、增速机、大小同步偏心轴和同步框架组成，主要功能是保证模块在侧压过程中和板坯的运动速度保持一致；调宽机构采用两台调宽电动机，经伞齿轮箱、传动蜗杆、带螺母的蜗轮和螺杆机构，通过螺杆推动侧压框架的外层框架，终调整侧压模块的开口度。

    当SP定宽机操作侧主偏心轴附近出现异音或是其他不正常情况时，可以通过实施故障诊断来判定出现异音的原因。由于SP轧机主偏心轴高工作转速仅有50转/分钟，工作时还要承受高能量的冲击载荷，属典型的非均匀载荷低速重载设备，且所处环境恶劣（存在高温、潮湿），使得单一的状态监测手段很难准确把握其运行状态。大量的现场实践表明，借助振动分析和油液监测对该类型设备实施综合诊断，能够掌握故障的发生部位及严重程度。

SP定宽机参数

   需要了解的参数有：

    主偏心轴承型号； 

    轴承参数：外圆、滚动体平均直径、轴承平均中径 。

    轴承材质：轴承内、外圈和滚动体是否均为轴承钢，其合金元素是否以铬（Cr）和锰（Mn）为主，保持架是否为普通碳钢。

    润滑方式：是否采用 2＃极压锂基脂进行润滑。

    轴承故障频率：外圈：f外、内圈：f内、滚动体：f滚、保持架：f保，其中f转为轴承转速频率。

试验仪器

    振动测试常用仪器为：CSI2130(Emerson 公司)，配备低频传感器。

     润滑脂分析常用仪器为：SPECTROIL M 型油料光谱仪、RPD 旋转式铁谱仪（Predict TechnologiesCo.）、BX60 铁谱显微镜（Olympus）和 JSM-6460LV 型扫描电镜（JEOL 公司）

结果分析

 

一、振动分析

    （一）振动值分析

    空载状态下，测定两侧轴承（操动侧和转动侧）在水平方向的振动速度值和Peakvue值。从振动速度值来看，来看两轴承的值是不是都比较小，有没有哪一侧的偏高；从 Peakvue 值来看，有没有哪一侧的数值要高得多，且有快速增长趋势。

    （二）频谱分析

    在空载状态下，可以利用 CSI2130 的包络解调模块（Peakvue）对操作侧轴承进行信号采集分析。

    在空载状态下，基频正好是轴承滚子的故障频率。从振动分析来判定，操作侧轴承的滚动体和保持架之间是否有异常磨损现象，如果有异常磨损，但却难判断出故障的严重程度。

二、润滑脂分析

    从轴承圆周方向均匀分布的三个样点位置实施取样，每个点的取样量约50g，再利用自行开发的润滑脂光谱和铁谱分析方法对其进行分析。

    （一）光谱分析

    对润滑脂的金属元素浓度进行测定的方法是：先用特殊溶剂对润滑脂进行预处理，使之成为液体状溶液，再利用油料光谱仪对其进行测定。光谱分析表中可以列出滚动轴承的合金成分：铁、铬、镍、锰四种元素浓度。如果两轴承润滑脂中的金属元素浓度均比较低，很难发现有明显的异常磨损出现。

    （二）磨粒分析

    铁谱分析也是先将润滑脂预处理成液体状溶液后再进行分析的。通过铁谱显微镜对金属磨粒进行观察，如果操作侧轴承润滑脂中大尺寸的铁磁性磨粒主要为切削状钢质磨粒（其长轴尺寸大超过2000 微米），且比较粗大；此外还存在少量尺寸在200微米以上的片状磨粒；传动侧轴承润滑脂中大尺寸的钢质磨粒数量相对要少得多，主要为中等尺寸的片状磨粒。则可认为操作侧轴承存在异常磨损现象。

    为了解操作侧轴承润滑脂中大尺寸磨粒的来源，可以利用扫描电镜＋能谱仪对金属磨粒进行成分分析，以确定磨粒的来源。如果分析结果表明：润滑脂中大尺寸的切削状磨粒和尺寸较大的片状磨粒均为普通碳钢，则它们来源于轴承保持架的磨损；而中、小尺寸的磨粒有的含铬合金钢，有的为普通碳钢。由于与保持架直接接触的为滚动体，而保持架上磨损下来的颗粒主要为粗大的切削状磨粒，属于典型的二体型磨料磨损，因此可以推断出滚动体出现了严重的变形或破碎现象。

三、诊断结论及建议

    综合以上振动和磨粒分析结果，判定传动侧、操作侧轴承的磨损状态，看这几个位置有没有异常磨损，故障有没有发生在滚动体与保持架之间，如果滚动体有严重的变形或破碎现象，其故障将很有可能导致轴承卡死现象，会建议生产厂立即停机更换操作侧轴承。

    对于非均匀负载的低速重载设备而言，使用单一的分析手段很难确诊故障发生的部位和故障的严重程度，这时候有效的手段就是综合利用多种技术来对其实施诊断。我们通过振动和润滑脂中磨粒分析等多种分析方法的综合应用，可及时预报 SP定宽机主偏心轴承存在的故障，准确判断出轴承故障发生部位和严重程度，对检修起到了十分重要的指导作用，为尽快排除故障并迅速恢复生产起了重要的作用。

附：SP定宽机主偏心轴承的故障诊断论文