SP定寬機偏心軸承的故障診斷-----綜合診斷的必要性

   寬度控制是熱軋產品質量控制的重要環節，隨著連鑄工藝的廣泛應用，在熱軋生產工藝中，有一種定寬側壓機技術正取代傳統的大力輥軋邊技術。定寬側壓機（Sizing Press,簡稱SP軋機）是從國外引進的新技術、新設備，具有世界很高水平。它的大側壓量是350mm,與傳統大力輥軋機相比，具有寬帶調整范圍大、板寬與板形均勻性好及生產效率高等優點。

    隨著軋制結構的提高，品種規格的擴展，加上生產和設備人員對這項技術的研究還不夠深入，設備故障所導致的產品質量問題日益暴露出來。每年由于定寬側壓機的故障造成整條生產線的非計劃停機時間都很長，所以它是這條生產線上大的隱患之一。

    設備故障會使設備維修費用上升，生產能力下降，產品質量不好會失去市場。隨著鋼鐵市場競爭越來越激烈，降低生產成本和提高產品質量成為提高企業競爭的主要手段。所以能減少SP的設備故障率，可以為企業帶來很大的效益。

    在平時使用設備時，做好設備檢測、狀態監測，通過提高設備的各種關鍵狀態參數、判定并優化設備的維護、維護周期、有效提高設備的可靠性、降低設備的維護、維修費用，從而提高企業的效益。

   SP軋機的運動由側壓機構、同步機構和調寬機構三個主要部分完成， 其中側壓機構由兩個曲柄滑塊組成；同步機構由同步電動機、增速機、大小同步偏心軸和同步框架組成，主要功能是保證模塊在側壓過程中和板坯的運動速度保持一致；調寬機構采用兩臺調寬電動機，經傘齒輪箱、傳動蝸桿、帶螺母的蝸輪和螺桿機構，通過螺桿推動側壓框架的外層框架，終調整側壓模塊的開口度。

    當SP定寬機操作側主偏心軸附近出現異音或是其他不正常情況時，可以通過實施故障診斷來判定出現異音的原因。由于SP軋機主偏心軸高工作轉速僅有50轉/分鐘，工作時還要承受高能量的沖擊載荷，屬典型的非均勻載荷低速重載設備，且所處環境惡劣（存在高溫、潮濕），使得單一的狀態監測手段很難準確把握其運行狀態。大量的現場實踐表明，借助振動分析和油液監測對該類型設備實施綜合診斷，能夠掌握故障的發生部位及嚴重程度。

SP定寬機參數

   需要了解的參數有：

    主偏心軸承型號； 

    軸承參數：外圓、滾動體平均直徑、軸承平均中徑 。

    軸承材質：軸承內、外圈和滾動體是否均為軸承鋼，其合金元素是否以鉻（Cr）和錳（Mn）為主，保持架是否為普通碳鋼。

    潤滑方式：是否采用 2＃極壓鋰基脂進行潤滑。

    軸承故障頻率：外圈：f外、內圈：f內、滾動體：f滾、保持架：f保，其中f轉為軸承轉速頻率。

試驗儀器

    振動測試常用儀器為：CSI2130(Emerson 公司)，配備低頻傳感器。

     潤滑脂分析常用儀器為：SPECTROIL M 型油料光譜儀、RPD 旋轉式鐵譜儀（Predict TechnologiesCo.）、BX60 鐵譜顯微鏡（Olympus）和 JSM-6460LV 型掃描電鏡（JEOL 公司）

結果分析

一、振動分析

    （一）振動值分析

    空載狀態下，測定兩側軸承（操動側和轉動側）在水平方向的振動速度值和Peakvue值。從振動速度值來看，來看兩軸承的值是不是都比較小，有沒有哪一側的偏高；從 Peakvue 值來看，有沒有哪一側的數值要高得多，且有快速增長趨勢。

    （二）頻譜分析

    在空載狀態下，可以利用 CSI2130 的包絡解調模塊（Peakvue）對操作側軸承進行信號采集分析。

    在空載狀態下，基頻正好是軸承滾子的故障頻率。從振動分析來判定，操作側軸承的滾動體和保持架之間是否有異常磨損現象，如果有異常磨損，但卻難判斷出故障的嚴重程度。

二、潤滑脂分析

    從軸承圓周方向均勻分布的三個樣點位置實施取樣，每個點的取樣量約50g，再利用自行開發的潤滑脂光譜和鐵譜分析方法對其進行分析。

    （一）光譜分析

    對潤滑脂的金屬元素濃度進行測定的方法是：先用特殊溶劑對潤滑脂進行預處理，使之成為液體狀溶液，再利用油料光譜儀對其進行測定。光譜分析表中可以列出滾動軸承的合金成分：鐵、鉻、鎳、錳四種元素濃度。如果兩軸承潤滑脂中的金屬元素濃度均比較低，很難發現有明顯的異常磨損出現。

    （二）磨粒分析

    鐵譜分析也是先將潤滑脂預處理成液體狀溶液后再進行分析的。通過鐵譜顯微鏡對金屬磨粒進行觀察，如果操作側軸承潤滑脂中大尺寸的鐵磁性磨粒主要為切削狀鋼質磨粒（其長軸尺寸大超過2000 微米），且比較粗大；此外還存在少量尺寸在200微米以上的片狀磨粒；傳動側軸承潤滑脂中大尺寸的鋼質磨粒數量相對要少得多，主要為中等尺寸的片狀磨粒。則可認為操作側軸承存在異常磨損現象。

    為了解操作側軸承潤滑脂中大尺寸磨粒的來源，可以利用掃描電鏡＋能譜儀對金屬磨粒進行成分分析，以確定磨粒的來源。如果分析結果表明：潤滑脂中大尺寸的切削狀磨粒和尺寸較大的片狀磨粒均為普通碳鋼，則它們來源于軸承保持架的磨損；而中、小尺寸的磨粒有的含鉻合金鋼，有的為普通碳鋼。由于與保持架直接接觸的為滾動體，而保持架上磨損下來的顆粒主要為粗大的切削狀磨粒，屬于典型的二體型磨料磨損，因此可以推斷出滾動體出現了嚴重的變形或破碎現象。

三、診斷結論及建議

    綜合以上振動和磨粒分析結果，判定傳動側、操作側軸承的磨損狀態，看這幾個位置有沒有異常磨損，故障有沒有發生在滾動體與保持架之間，如果滾動體有嚴重的變形或破碎現象，其故障將很有可能導致軸承卡死現象，會建議生產廠立即停機更換操作側軸承。

    對于非均勻負載的低速重載設備而言，使用單一的分析手段很難確診故障發生的部位和故障的嚴重程度，這時候有效的手段就是綜合利用多種技術來對其實施診斷。我們通過振動和潤滑脂中磨粒分析等多種分析方法的綜合應用，可及時預報 SP定寬機主偏心軸承存在的故障，準確判斷出軸承故障發生部位和嚴重程度，對檢修起到了十分重要的指導作用，為盡快排除故障并迅速恢復生產起了重要的作用。

附：SP定寬機主偏心軸承的故障診斷論文