热轧定宽机安装及振动监测
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摘要：随着生产技术的提升，大多轧钢厂都引进了板坯调宽设备——定宽机，该设备的投入大幅提高了粗轧工序的板坯调宽能力和尺寸精度，提高了上游工序连铸坯的产量。本文以定宽机的在线振动监测为思路，将机械振动的基础理论通过与专用传感器的数据采集、集成化的数据分析相结合，并拓展将其应用于各种复杂机械设备工况，完成相关振动分析和诊断。
关键词：定宽机;振动;在线监测
定宽机是目前世界上最先进的热轧板坯宽度调整装置，定宽机的使用将有如下至关重要的技术优势：一是可减少对来料板坯的规格限制，因为定宽机的每道次最大减宽量可达300mm以上。二是因减少了对来料板坯的规格限制，所以可提高上游连铸机的产量。三是相对于常规立辊轧机而言，定宽压力机轧制所产生边部变形（狗骨）较小，从而提高板坯的减宽效率。四是由于经定宽压力机轧制的板坯头尾变形小，因此可减少切损，从而提高带钢的产品收得率。
定宽压力机布置在粗除鳞机与R1粗轧机之间，将进入粗轧机前的板坯进行一道次的大压下量减宽。板坯减宽的实现是由定宽机的两个对称布置的砧板（锤头）从板坯的两侧连续拍打板坯来完成的。砧板（锤头）拍打板坯边部的动作是“走-停”式操作，即砧板（锤头）接触板坯的时候，板坯不向前运动，由砧板（锤头）完成接触区域板坯的减宽，当砧板（锤头）离开板坯的时候，板坯开始向前运动，运行了一个设定的步长后停止，然后砧板（锤头）进行继续“拍打”板坯。定宽机循环完成此动作，从而一步一步地在整块板坯的长度方向完成减宽轧制。
一、定宽机主传动安装和调试
（1）定宽机在使用中存在的问题。某轧钢厂生产线选用的是德国西马克技术的定宽机。这种定宽机结构相对简单，布置形式相对合理，同时，此定宽机投入使用的故障率也很低。但是，定宽机也出现了一个在选型、设计、制造和施工期间都没有能够预见到的设备隐患——定宽机的主传动减速机的安装水平度在使用中出现了变化。定宽机的两台主传动减速机，每台重约72吨，分别安装在两块独立的、高度约为6米的混凝土基础上。此混凝土基础因定宽机设备布置的需要，被设计为倒“L”形的悬臂结构，定宽机主传动减速机安装于其上，且减速机输出轴端也是悬臂布置。为确保减速机的安装水平，此减速机在出厂前，在装配和调整结束后，须将两台减速机整体吊装至检测平台，将减速机以传动中心线为基准进行调平，调平后，在减速机上箱体平面的四个角（两台减速机共八个角）进行打磨，以其中一个角的打磨面为基准“0”，再用水平仪观测其余七个打磨面的标高，将观测结果用钢号打印在减速机上箱体的打磨面上。这么做的目的是为了便于减速机在安装时，其安装水平度的可靠控制。
采用以上减速机的安装水平度检查和验收方法，该生产线定宽机完成安装和调试，并正式投入使用。因定宽机的轧制力高达22000kN，最大侧压能力达到350mm，使得定宽机投入时的振动及噪音都大于常规立辊轧机。因定宽机主传动减速机的这种特殊的悬臂安装方式，及国内同行业对定宽机设备本身的使用维护还缺乏成熟的经验，使得我们对定宽机相关设备的劣化倾向难以可靠掌控。因此，怀疑定宽机主减速机的安装水平度如果出现偏离，将会导致更大的传动噪音和振動。基于此，对定宽机主传动减速机在投入后的水平度进行了观测，发现其实际水平度的确已较投产时发生偏离。于是采用白钢垫片对减速机水平进行重新调整，并定期观测。
（2）水平度变化的影响。即使在第一次安装时，将定宽机主传动减速机安装水平全部符合要求，但是经过一段时间使用，测试结果表明，定宽机主传动减速机上测点位置发生明显无规律的改变。因定宽机主传动减速机安装水平的这种非线性变化，会不可避免地导致其在传动过程中出现较大的振动，由此会对主传动减速机相关轴承、齿轮副产生不利影响。当定宽机主传动减速机安装水平度变化超过允许范围，或振动比较严重时，需要停机进行水平调整，调整过程往往需要24～48小时，这种非计划停机会造成巨大损失。
基于上述原因，需要对振动进行有效监测和控制。由于振动产生的原因较复杂，设计、制造、安装等环节都有可能存在，且因定宽机使用投入使用的需要，这些环节不可逆。这样一来，对定宽机主传动减速机的振动如能实现在线监测，让振动的实际情况得到实时监测，不失为一个避免因长期振动而导致设备故障发生的好办法。
二、定宽机振动的在线监测方案
（一）方案概述
为了保证定宽机的安全、稳定及长周期运行，更加科学地进行设备运行、检修及维护，必须对其采用在线监测的方式实现设备状态受控。振动在线监测系统实施将定宽机全面的纳入状态监测范围，对设备安全运行及科学维修提供决策支持，帮助优化设备的运行，使设备管理水平再上一个新的台阶。
（二）定宽机在线振动监测实施方案
对于定宽机这种低速重载的专用设备，可采用RH2000型在线监测站进行监测。RH2000可实现对设备振动信号的多通道同步监测及转速、温度、电流等各种工艺量信号的实时监测。可将实时采集的数据通过工厂内部以太网传输并存储在服务器的数据库中。
在线振动监测实施方案只是硬件上的需求，为完成对振动数据的统计和分析，还需配置有可完成以上功能需求的软件系统。对此，可采用Advanced EAM作为此综合监测方案的统一平台，并具有以下功能特色：
（1）结构，方便系统的使用、维护。系统采用B/S架构，B/S结构即浏览器/服务器结构，浏览器为Internet网或局域网中的任何一台计算机，该计算机不需安装任何专用软件;用户只需通过IE方式访问服务器IP或域名，打开服务器网页，即可登录该系统。
采用B/S结构的优点首先是使用方便，可以使得管理人员和专业分析人员对设备状态的了解和分析做到“随时随地”;其次是维护方便，系统的维护和升级全部在服务器端进行，专业分析人员和管理人员不必担心自己的计算机重新安装或系统升级。 （2）自动报警。系统能够根据预先设定自动识别设备状态，进行相应等级的自动报警，并支持对报警点和报警原因的查询。这些预先设定是指对振动的各种时域和频域指标以及其它工艺量（包括转速、温度、电流等）的统计报警设定，因此，状态识别是在充分、完整的设备状态信息基础上实现的。系统还可将报警信号接入控制室，进行声光报警，免除了人工查看数据的被动工作。
（3）设备状态实时显示与分析。系统提供多种分析工具，支持对采集数据的实时显示与分析，包括时域波形、频谱图、轴心轨迹、瀑布图、包络解调等。系统的轴承数据库支持对所有采集数据的自动频率识别与标注。
（4）自动的报告生成功能。能将各种分析界面、特征频率列表、设备总值列表、主要峰值列表、检修计划、备件计划等生成到Word文档中，便于用户撰写分析报告，为设备检修提供详实的数据支持，也降低了工作量。
（5）易于实现远程诊断。系统采用B/S结构，使得监测数据不再局限于一台电脑，而是可以在网络中的任意一台计算机上实时显示和分析，并可以实现设备的远程诊断，从而大大提高综合监测系统监测和诊断的效率。
（6）开放性的数据平台。Advanced EAM为各种设备信息化系统提供标准数据接口，可接入其他厂家设备、备件的数据。可跟其他管理系统如CMMS、ERP、EAM、DCS等无缝集成实现数据共享，为ERP和EAM系统中的设备管理子系统提供数据支撑，以更加科学的进行维修计划制定和备品备件管理。
三、定宽机振动在线监测数据分析
（1）定宽机运行负载态波谱主要特征。频谱主要特征：主要能量集中在4000Hz以内，主要频率构成成份54.75Hz，清晰显示两组，间隔都为54.75Hz，一组变频载波频率的整数倍3072Hz为中心，另外一组是电气特征通过频率的整数倍。其它部分也是如此。在其中一组电气特征放大图像上可以见到清晰的负载频率——锤头挤压板坯的周期0.645Hz。
（2）定宽机减速机振动信号分析（以传动侧为例）。定宽机减速运行，长波形显示负载态，波形特征宏观上显著周期性，载荷在初期较小（由工艺决定），随着轧制进行，略微增加，局部有随机性的较大的冲击毛刺。初期负载特征是转频的0.63Hz。中后期波形有每回转两次重复性特征。空载振动能量较小。
四、结论
总之，定宽机可以大幅提高粗轧工序的板坯调宽能力和尺寸精度，提高上游工序连铸坯的产量。必须实现定宽机主传动振动的在线监测，做好实时监测与故障分析，为及时、准确地把握设备状态提供全面的机组状态信号，可预防设备的突发性事故，减少生产线的非计划停机。
参考文献：
[1]张明生.定宽机在2250mm热轧生产线的应用[J].轧钢，2017，34（06）80-82.
[2]王彦凤，张玉柱.热连轧带钢调宽技术研究进展[J].轧钢，2016，33（04）：45-48.
[3]唐凤敏.热轧带钢自动宽度控制理论研究[J].电子世界，2019（05）：20+22.
[4]李杨.浅谈热轧带钢宽度控制系统AWC的应用[J].冶金与材料，2019，39（02）：118-119.
[5]楊永朋，金自力.包钢2250 mm热连轧钢带头尾失宽原因及改进措施[J].包钢科技，2017，43（06）：20-22.
[6]付选.关于热轧带钢轧机自动宽度控制系统设计技术的探讨[J].科技创新与应用，2013（33）：44.
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