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摘 要:本文应用“机械故障形成及特性分析”原则,阐述了精轧机技术状态的变化及其故障形成的一般过程,分析了精轧机烧辊箱故障的原因,指出了该类典型机械故障研究中应考虑的问题,对开展精轧机故障分析诊断及维修实践具有一定的指导意义。
关键词:功能参数 技术状态 故障特性 精轧机 辊箱
中图分类号:TG33 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0044-01
精轧机是高速线材生产中的关键设备,一旦出现故障会对生产造成严重的影响,新余钢铁集团公司高速线材生产线在近八年的生产实践中就遭遇过精轧机辊箱被烧坏的设备事故,一度严重影响了正常生产的组织,所以对这类故障进行深入的分析诊断,避免重复故障的发生有着极其深远的意义。
1 机械故障形成机理及其特性分析原则
1.1 机械使用与技术状态的变化
机械在使用中受到各种能量的作用,这些能量的作用主要包括:(1)周围介质能量的作用,包括执行任务的操作人员、修理人员和环境条件的作用;(2)与机械运转以及各机构工作有关的内部能量,如各种载荷、振动、温度等;(3)在制造和装配中集聚在机械材料和零部件内的潜伏能量。
1.2 机械故障形成的一般过程
若机械输出参数随时间变化的规律用X(t)表示,损伤程度随时间的变化用U(t)表示,则X(t)与U(t)之间的变化既可能是一致的,也可能有很大区别。因为其间存在着反映机械产品结构、用途和作用原理的X＝f(U(t))的过渡关系。
1.3 机械故障的特性分析
机械故障是与磨损、腐蚀、疲劳、老化等机理分不开的,根据机械故障形成的一般过程,机械故障主要有以下一些特性:
(1)潜在性。(2)渐发性。(3)耗损性。(4)模糊性。(5)多样性。
2 精轧机辊箱被烧坏的常见现象
从我厂几次精轧机烧辊箱的现场调查发现有如下几种失效现象。
(1)辊箱的单根辊轴及其油膜轴承被烧损,一般表现为上下油膜轴承被烧毁,轧辊轴在油膜轴承位置可以明显看见发蓝,油膜轴承的油孔位置出现了移动,而另一根轴完好无损。
(2)辊箱的两根轴及油膜轴承被烧,其中一根的损坏现象与单根辊轴及油膜轴承被烧的现象一样,而另一根的现象是:上油膜轴承被烧毁,且轴在其上油膜轴位置的中间处出现了周向裂纹。
(3)辊箱的单根辊轴轴头断裂及油膜轴承被烧,偏芯套同时被烧坏。
3 精轧机辊箱被烧坏的原因分析
3.1 精轧机使用与技术状态的变化分析
(1)介质能量的作用分析:操作人员的作业质量直接影响精轧机的使用与技术状态的变化,如装辊人员作业不认真不仔细,锥套锥面清洗不干净,装辊压力不够,容易造成辊箱运转的的声音异常,振动值偏大,严重的则直接引起烧辊。
(2)内部能量的作用分析:在生产过程中由于一味追求产量,轧线操作人员会放料轧制或进精轧机红坯料形控制不好,由此带来各种冲击载荷造成传动轴系产生振动及温度升高。
(3)潜伏能量的作用分析:如轧辊轴在加工制造过程中残留在内部的金属加工应力、热处理应力及金相组织内部的缺陷,在运转过程中产生疲劳,先是使零件的结构参数(如油膜的变化等)发生变化进而影响性能参数,使缺陷逐渐扩展,最后轧辊轴在交变因素的作用下断裂,最后导致烧辊箱;辊箱离线装配过程中因间隙调整不当或螺丝紧固力矩不符合要求形成内应力,在使用过程中对机构的反复作用最后导致机构参数的缺陷。
3.2 精轧机辊箱被烧坏的特性分析
(1)渐发性:辊箱被烧坏一般都有一个渐进的过程,如随着磨损过程的不断深入,油膜轴承配合间隙及向心推力轴承于阻尼垫间的轴向间隙逐渐增大,此时各种零件的结构参数逐渐劣化,如果检查监控到位可以通过调整来缓解劣化的趋势,延长整个劣化过程,如不然环境条件一旦恶化,辊箱的损坏过程就迅速加快,最后造成设备事故。
(2)潜在性:辊箱的一些零件在运行过程中会产生某些损伤,如油膜轴承的磨损,阻尼垫的磨损,当磨损达到一定的程度时,间隙量超标使得某些结构参数发生变化,辊箱的这种潜在的变化不象其他设备的潜在故障可以通过润滑、紧固、调整来缓解消除其扩展,而会在较短的时间内迅速发展最后导致功能性故障,必须及时更换辊箱,离线更换损坏件,重新调整方能恢复其技术状态。
(3)模糊性:精轧机的故障也有其模糊性,如28架(即成品机架)油膜轴承的运行温度经常高于设定的标准(110℃),通常情况下认为是问题必须停机检查,但实际的运行结果是各种结构参数正常,因为造成这种变化的因素相对比较分散,必须通过确认其他的一些相关状态参数,进行综合考虑。
(4)多样性:精轧机辊箱的故障表现出多种形式,如因油膜轴承的磨损导致功能性故障,再如辊轴本身存在的内部组织缺陷及各种加工应力,还有压下调整装置的故障,辊箱的被烧坏有时是其中的一个因素引起,有时是多个因素交织在一起同时发生,这需要我们对事故现场进行认真仔细的调查,对几中存在的因素逐一分析确认。
4 机械故障形成机理及其特性分析原则在我厂应用效果
4.1 根据机械故障发生的特性我们对精轧机的维护采取了一系列有效措施
(1)制订并严格执行落实“精轧机辊环装配的技术操作”,规程规定了锥套、辊轴、辊环及锁紧装置的清洗要求及辊环装配的技术要求,规程明确了轧辊轴及锁紧装置维护的技术标准,规范了精装班人员作业行为,从故障形成的渐发性着手缓解辊箱劣化的趋势,延长其劣过程从而延长辊箱的使用寿命。
(2)制订并严格执行落实“精轧机日常检查规定”,该规定详细明确了对精轧机运行中各项参数的检查监控要求,对发现的一些异常或偏离现象进行及时消除或调整,从故障形成的渐发性、模糊性和多样性方面综合分析,以达到缓解辊箱劣化趋势延长辊箱使用寿命的目的。
(3)制订并严格执行落实“精轧机辊箱离线修理技术要求”,明确了各零件的检测标准及轴系装配标准,从故障形成的潜在性特点着手精心调整装配,消除辊箱的潜在隐患。
4.2 取得的效果
通过采取系列有效措施,2009年以来精轧机故障大幅度减少,有效减少并杜绝了烧辊箱。
从中可以看出机械故障形成机理及其特性分析原则在我厂的应用取得了较大成效。
5 结语
通过不断组织人员对“机械故障形成机理及其特性分析原则”的学习,反复应用其中的原理对精轧机故障进行分析,有针对性的对各项影响因素制定出有效的防范措施,使我厂的精轧机能够长期安全稳定地运行,故障率逐年减少,2009年至今未发生一起烧辊箱事故,取得了良好的效果。
参考文献
[1] 刘章.机械故障的形成及特性分析[J].新疆有色金属,2008.
关键词:功能参数 技术状态 故障特性 精轧机 辊箱
中图分类号:TG33 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0044-01
精轧机是高速线材生产中的关键设备,一旦出现故障会对生产造成严重的影响,新余钢铁集团公司高速线材生产线在近八年的生产实践中就遭遇过精轧机辊箱被烧坏的设备事故,一度严重影响了正常生产的组织,所以对这类故障进行深入的分析诊断,避免重复故障的发生有着极其深远的意义。
1 机械故障形成机理及其特性分析原则
1.1 机械使用与技术状态的变化
机械在使用中受到各种能量的作用,这些能量的作用主要包括:(1)周围介质能量的作用,包括执行任务的操作人员、修理人员和环境条件的作用;(2)与机械运转以及各机构工作有关的内部能量,如各种载荷、振动、温度等;(3)在制造和装配中集聚在机械材料和零部件内的潜伏能量。
1.2 机械故障形成的一般过程
若机械输出参数随时间变化的规律用X(t)表示,损伤程度随时间的变化用U(t)表示,则X(t)与U(t)之间的变化既可能是一致的,也可能有很大区别。因为其间存在着反映机械产品结构、用途和作用原理的X＝f(U(t))的过渡关系。
1.3 机械故障的特性分析
机械故障是与磨损、腐蚀、疲劳、老化等机理分不开的,根据机械故障形成的一般过程,机械故障主要有以下一些特性:
(1)潜在性。(2)渐发性。(3)耗损性。(4)模糊性。(5)多样性。
2 精轧机辊箱被烧坏的常见现象
从我厂几次精轧机烧辊箱的现场调查发现有如下几种失效现象。
(1)辊箱的单根辊轴及其油膜轴承被烧损,一般表现为上下油膜轴承被烧毁,轧辊轴在油膜轴承位置可以明显看见发蓝,油膜轴承的油孔位置出现了移动,而另一根轴完好无损。
(2)辊箱的两根轴及油膜轴承被烧,其中一根的损坏现象与单根辊轴及油膜轴承被烧的现象一样,而另一根的现象是:上油膜轴承被烧毁,且轴在其上油膜轴位置的中间处出现了周向裂纹。
(3)辊箱的单根辊轴轴头断裂及油膜轴承被烧,偏芯套同时被烧坏。
3 精轧机辊箱被烧坏的原因分析
3.1 精轧机使用与技术状态的变化分析
(1)介质能量的作用分析:操作人员的作业质量直接影响精轧机的使用与技术状态的变化,如装辊人员作业不认真不仔细,锥套锥面清洗不干净,装辊压力不够,容易造成辊箱运转的的声音异常,振动值偏大,严重的则直接引起烧辊。
(2)内部能量的作用分析:在生产过程中由于一味追求产量,轧线操作人员会放料轧制或进精轧机红坯料形控制不好,由此带来各种冲击载荷造成传动轴系产生振动及温度升高。
(3)潜伏能量的作用分析:如轧辊轴在加工制造过程中残留在内部的金属加工应力、热处理应力及金相组织内部的缺陷,在运转过程中产生疲劳,先是使零件的结构参数(如油膜的变化等)发生变化进而影响性能参数,使缺陷逐渐扩展,最后轧辊轴在交变因素的作用下断裂,最后导致烧辊箱;辊箱离线装配过程中因间隙调整不当或螺丝紧固力矩不符合要求形成内应力,在使用过程中对机构的反复作用最后导致机构参数的缺陷。
3.2 精轧机辊箱被烧坏的特性分析
(1)渐发性:辊箱被烧坏一般都有一个渐进的过程,如随着磨损过程的不断深入,油膜轴承配合间隙及向心推力轴承于阻尼垫间的轴向间隙逐渐增大,此时各种零件的结构参数逐渐劣化,如果检查监控到位可以通过调整来缓解劣化的趋势,延长整个劣化过程,如不然环境条件一旦恶化,辊箱的损坏过程就迅速加快,最后造成设备事故。
(2)潜在性:辊箱的一些零件在运行过程中会产生某些损伤,如油膜轴承的磨损,阻尼垫的磨损,当磨损达到一定的程度时,间隙量超标使得某些结构参数发生变化,辊箱的这种潜在的变化不象其他设备的潜在故障可以通过润滑、紧固、调整来缓解消除其扩展,而会在较短的时间内迅速发展最后导致功能性故障,必须及时更换辊箱,离线更换损坏件,重新调整方能恢复其技术状态。
(3)模糊性:精轧机的故障也有其模糊性,如28架(即成品机架)油膜轴承的运行温度经常高于设定的标准(110℃),通常情况下认为是问题必须停机检查,但实际的运行结果是各种结构参数正常,因为造成这种变化的因素相对比较分散,必须通过确认其他的一些相关状态参数,进行综合考虑。
(4)多样性:精轧机辊箱的故障表现出多种形式,如因油膜轴承的磨损导致功能性故障,再如辊轴本身存在的内部组织缺陷及各种加工应力,还有压下调整装置的故障,辊箱的被烧坏有时是其中的一个因素引起,有时是多个因素交织在一起同时发生,这需要我们对事故现场进行认真仔细的调查,对几中存在的因素逐一分析确认。
4 机械故障形成机理及其特性分析原则在我厂应用效果
4.1 根据机械故障发生的特性我们对精轧机的维护采取了一系列有效措施
(1)制订并严格执行落实“精轧机辊环装配的技术操作”,规程规定了锥套、辊轴、辊环及锁紧装置的清洗要求及辊环装配的技术要求,规程明确了轧辊轴及锁紧装置维护的技术标准,规范了精装班人员作业行为,从故障形成的渐发性着手缓解辊箱劣化的趋势,延长其劣过程从而延长辊箱的使用寿命。
(2)制订并严格执行落实“精轧机日常检查规定”,该规定详细明确了对精轧机运行中各项参数的检查监控要求,对发现的一些异常或偏离现象进行及时消除或调整,从故障形成的渐发性、模糊性和多样性方面综合分析,以达到缓解辊箱劣化趋势延长辊箱使用寿命的目的。
(3)制订并严格执行落实“精轧机辊箱离线修理技术要求”,明确了各零件的检测标准及轴系装配标准,从故障形成的潜在性特点着手精心调整装配,消除辊箱的潜在隐患。
4.2 取得的效果
通过采取系列有效措施,2009年以来精轧机故障大幅度减少,有效减少并杜绝了烧辊箱。
从中可以看出机械故障形成机理及其特性分析原则在我厂的应用取得了较大成效。
5 结语
通过不断组织人员对“机械故障形成机理及其特性分析原则”的学习,反复应用其中的原理对精轧机故障进行分析,有针对性的对各项影响因素制定出有效的防范措施,使我厂的精轧机能够长期安全稳定地运行,故障率逐年减少,2009年至今未发生一起烧辊箱事故,取得了良好的效果。
参考文献
[1] 刘章.机械故障的形成及特性分析[J].新疆有色金属,2008.