孫永飛

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司 山西太原 030003)

1 前言

某廠連鑄機(jī)鋼包旋轉(zhuǎn)軸承已經(jīng)連續(xù)使用12年，參考國內(nèi)外該軸承的使用壽命，某廠該軸承正值使用壽命中后期，更換該軸承預(yù)計(jì)需要連鑄機(jī)停機(jī)7～10天，鑒于旋轉(zhuǎn)軸承偶發(fā)性損壞對(duì)生產(chǎn)的巨大不利影響，借助振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備對(duì)該軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)是必要的，依據(jù)振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該軸承的使用狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，在軸承損壞之前將其更換，有效減小軸承偶發(fā)性故障對(duì)生產(chǎn)造成的損失。

某廠從2016年開始陸續(xù)實(shí)施對(duì)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸承的使用狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，采用加速度傳感器測(cè)量軸承在生產(chǎn)期間的振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與采集系統(tǒng)儲(chǔ)存和獲取數(shù)據(jù)，對(duì)軸承的頻譜進(jìn)行分析，將分析結(jié)果與軸承故障時(shí)計(jì)算的特征頻率進(jìn)行比較，由于該軸承使用環(huán)境惡劣，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行甄別，過濾掉背景噪聲，通過軸承振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)分析評(píng)估軸承的使用狀態(tài)，對(duì)軸承日常的點(diǎn)檢和維護(hù)提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

2 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)及軸承結(jié)構(gòu)

鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)最大負(fù)載為兩個(gè)標(biāo)稱容量180噸鋼水包，鋼水包和鋼水最大重量約300噸，每個(gè)鋼水包裝滿鋼水后，由天車將鋼包吊運(yùn)至鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)接鋼位，通過鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)將鋼水包旋轉(zhuǎn)至澆鑄位。

表1 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)與旋轉(zhuǎn)軸承主要結(jié)構(gòu)

圖1 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，在旋轉(zhuǎn)軸承內(nèi)圈固定架上安裝(粘接)四個(gè)加速度傳感器，安裝位置為澆鑄位、接鋼位、東側(cè)、西側(cè)，四個(gè)傳感器呈90°配置；在大包旋轉(zhuǎn)減速機(jī)處安裝速度傳感器，用于檢測(cè)軸承旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時(shí)間等參數(shù)；傳感器數(shù)據(jù)存于系統(tǒng)電控柜PCB的SD卡中，定期讀取SD卡數(shù)據(jù)，借助軟件分析工具，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1傳感器；2-旋轉(zhuǎn)軸承；3-驅(qū)動(dòng)單元； 4-數(shù)據(jù)采集單元；5-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；6-分析系統(tǒng)

3.2軸承失效與測(cè)量原理

鋼包旋轉(zhuǎn)軸承是一種低速重載的滾動(dòng)軸承，它是一種同時(shí)承受軸向力、徑向力、傾翻力矩的大型軸承，某廠鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸承是四排圓柱輥?zhàn)咏M合軸承形式，軸承結(jié)構(gòu)帶有安裝孔，密封裝置和潤滑孔等。該種類型軸承的主要失效形式滾動(dòng)體和座圈(內(nèi)、外圈)滾道表面產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕或疲勞脫落[1]。

圖3 軸承結(jié)構(gòu)與軸承故障測(cè)量原理

軸承的振動(dòng)診斷是發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)軸承故障最實(shí)用和最有效的方法之一，振動(dòng)對(duì)常見的軸承故障很敏感，軸承狀態(tài)正常時(shí)，滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率曲線為平滑的，從頻譜上無顯著異常曲線，當(dāng)軸承內(nèi)外圈或滾動(dòng)體元件出現(xiàn)損壞后，會(huì)出現(xiàn)沖擊振動(dòng)信號(hào)或其它振動(dòng)變化信號(hào)，軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，損壞部位的振動(dòng)會(huì)比正常部位大，加速度傳感器獲取振動(dòng)數(shù)據(jù)，頻譜分析結(jié)果會(huì)顯示振動(dòng)曲線異常，通過監(jiān)測(cè)軸承的沖擊振動(dòng)信號(hào)可以對(duì)軸承的工作狀態(tài)做出判斷。

4 測(cè)量結(jié)果與結(jié)論

2017年7月-11月，某廠對(duì)3#連鑄機(jī)的大包旋轉(zhuǎn)軸承(已使用12年)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如下：

1)軸承各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的頻譜沒有較大波動(dòng)，P3(鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)接鋼位)較其余位置頻譜較為波動(dòng)大；

2)從P2和P3頻譜分析得出：軸承內(nèi)外圈存在微小缺陷，然后這個(gè)缺陷信號(hào)又時(shí)有時(shí)無，結(jié)合現(xiàn)場對(duì)軸承使用聽音棒檢查判斷，該缺陷信號(hào)不足以判斷軸承內(nèi)外圈出現(xiàn)缺陷，需要更多檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；

3)在所有測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)中，特定速度下各點(diǎn)頻譜差別很大，特別是在回轉(zhuǎn)速度在0.8～1.1之間時(shí)，這種情況可能是測(cè)量開始時(shí)間太早(在加速階段)或太晚(在減速階段)，第三種可能性是旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定；

4)在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)平均旋轉(zhuǎn)速度在1到

1.1rpm時(shí)，兩次測(cè)量間能看到頻譜變化很大，認(rèn)為由于速度變化引起的振動(dòng)變化，不能代表軸承故障。

5)總體看，某廠鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸承使用狀態(tài)正常，未見異常征兆。