【摘 要】 本文主要从软硬件配置、信号分析、状态监测、故障诊断等方面介绍钢铁厂的热轧车间的轧机机械设备及其轧机设备的在线监测振动和故障诊断系统。实践经验表明，热轧设备的机械振动在线监测和故障诊断系统的设计满足了钢铁厂轧钢设备的振动监测要求，同时又具有良好的实用性和可靠性，从而创造了一条新的途径来对轧钢机械进行故障诊断。
【关键词】 热轧设备 监测 故障诊断
1 前言
在钢铁厂中热轧机械是非常关键的设备之一，不过在日常生产中，热轧设备机械常常会发生受到冲击或者重荷等情况，久而久之这对于设备来说就会容易出现大量问题，比如结构强度减弱、振动增加、可靠性降低及噪声增加等。由此，如果我们在生产过程中及时地掌握热轧设备机械的工作状态，根据实际情况做出合理判断，并实施相应的应对方案，可以有效避免故障的发生，还能够让热轧设备工作的可靠性得到提高和保障，进而提高整个钢铁厂的生产工作效率。不过，对于现代化钢铁厂的管理者和经营者来说，如何有效保证设备的良好工作状态同时对发生的故障进行有效的预防、排查和修理是一项非常严峻的问题。如今伴随着科技的高速发展，故障诊断和排查技术日臻完善，计算机和应用电子技术的成熟运用，让通过网络实时地监测车间内热轧设备工作状态成为了可能。
2 系统功能和系统结构
针对变负荷、低转速或者变转速的减速机，那么热轧机械振动信号就会进行监测。针对那些故障信号是反映齿轮、转轴或者滚动轴承的则一般而言会更多地选择加速度传感器。不过加速度传感器也有缺点，钢铁厂内的轧钢机械如若发生故障，则它的振动频率范围会十分宽，而加速度传感器对于转速低的低频振动并不敏感，所以，就非常有需要一如位移传感器，即涡流传感器来测量轴的振动。比如，对于轴承来说，磨损是最常见的一种现象，而轴承的振动却无法被加速度传感器清晰捕捉并分辨出来，而涡流传感器能够对旋转轴和探头体之间的相对的间隙变化进行不间断地测量，从而有利于及时地发现磨损给轴承带来的径向间隙的变化，有利于钢铁厂管理人员对故障进行最早的诊断。在对系统进行配置时，可以设置多个参数以保证整套系统正常稳定地工作，并且还能够避免对软件的修改却又能够实现对监测设备参数的修改。这一点对于一些时常需要调整系统参数的大型监测诊断系统来说是非常有意义的。
系统具有非常晚上的故障诊断信号判别方法，这套方法适用于滚动轴承和齿轮的各章诊断，主要包括：频域分析，包括细化谱、倒频谱、瀑布图、频谱及其数据特征、包络分析；时频分析，包括小波变换；时域分析，包括趋势分析、波形及其数据特征；除此以外还有对比分析。
系统为了能够更好地排查和诊断滚动轴承和齿轮的故障，对于传递回来的某些传统信号根据需要进行特殊化处理。比如，在波形图中显示除了峰值以外的波峰因子、均方根值、峭度、歪度和绝对均值，或者针对波形图进行滤波和通频再显示。而在频谱图中，在显示传统的功率谱和幅值谱基础上，可以额外地计算振动的频率方差、均方频率、均方根频率和中心频率以及选择分析频率范围。
3 故障诊断专家系统
利用计算机对设备进行故障诊断便是故障诊断专家系统。影响故障诊断专家系统准确性有三个重要因素，分别是否拥有强力的先兆收集能力、丰富的诊断资料以及科学合理的诊断排查方法。故障诊断专家系统依据发生故障的充分条件和必要条件，结合原有故障的案例分析，在专家故障张原理的研究和咨询基础之上，建立了非常丰富的故障诊断资料数据库，比如先兆库、决策库、诊断原则库和故障库，这些不仅仅适用于轴承和齿轮，也适用于风机的故障。在运用系统的过程中，在实践经验的基础上，对原有的数据库进行适当地修改、删除、新增等，保证诊断知识能够适应时代的发展和需求。
案例、模型和原则相互结合是该系统采取的主要推理模式，通过正反向的混合推理方法，当发生异常或者人工进行干预之后都能够及时启动在线的诊断，甚至也可以进行离线诊断。现在，由于拥有强大的故障先兆自动收集获取能力，系统能够对多种情况进行自动诊断，比如轴承间隙增大、螺栓松动、滚动体故障、偏心、点蚀、轴承外圈故障、轴承内圈故障、局部断齿、不平衡、不对中、齿轮磨损等。除此以外，该系统还有很多其他功能，例如打印诊断报告、事故追忆、存储诊断结果、对故障处理提出建议、对话诊断、对诊断结果进行解释等。
4 结语
钢铁厂的热轧设备机械振动在线监测和故障诊断系统有非常先进的设计，并且还对监测和故障诊断提供了一些新的参考方法。该系统还具有非常多有点，稳定的运行状态，准确可靠的数据收集，强大的先兆收集能力。能够让工作人员及时掌握设备工作状态，有效预防故障的发生给生产带来的影响。
参考文献：
[1]梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断.北京：机械工业出版社，1995.
[2]周建男，陈长征，周劬惟.轧钢机械滚动轴承.北京：冶金工业出版社，2001.
[3]虞和济，韩庆大，李沈.设备故障诊断工程.北京：冶金工业出版社，2001.
【摘 要】 本文主要从软硬件配置、信号分析、状态监测、故障诊断等方面介绍钢铁厂的热轧车间的轧机机械设备及其轧机设备的在线监测振动和故障诊断系统。实践经验表明，热轧设备的机械振动在线监测和故障诊断系统的设计满足了钢铁厂轧钢设备的振动监测要求，同时又具有良好的实用性和可靠性，从而创造了一条新的途径来对轧钢机械进行故障诊断。
【关键词】 热轧设备 监测 故障诊断
1 前言
在钢铁厂中热轧机械是非常关键的设备之一，不过在日常生产中，热轧设备机械常常会发生受到冲击或者重荷等情况，久而久之这对于设备来说就会容易出现大量问题，比如结构强度减弱、振动增加、可靠性降低及噪声增加等。由此，如果我们在生产过程中及时地掌握热轧设备机械的工作状态，根据实际情况做出合理判断，并实施相应的应对方案，可以有效避免故障的发生，还能够让热轧设备工作的可靠性得到提高和保障，进而提高整个钢铁厂的生产工作效率。不过，对于现代化钢铁厂的管理者和经营者来说，如何有效保证设备的良好工作状态同时对发生的故障进行有效的预防、排查和修理是一项非常严峻的问题。如今伴随着科技的高速发展，故障诊断和排查技术日臻完善，计算机和应用电子技术的成熟运用，让通过网络实时地监测车间内热轧设备工作状态成为了可能。
2 系统功能和系统结构
针对变负荷、低转速或者变转速的减速机，那么热轧机械振动信号就会进行监测。针对那些故障信号是反映齿轮、转轴或者滚动轴承的则一般而言会更多地选择加速度传感器。不过加速度传感器也有缺点，钢铁厂内的轧钢机械如若发生故障，则它的振动频率范围会十分宽，而加速度传感器对于转速低的低频振动并不敏感，所以，就非常有需要一如位移传感器，即涡流传感器来测量轴的振动。比如，对于轴承来说，磨损是最常见的一种现象，而轴承的振动却无法被加速度传感器清晰捕捉并分辨出来，而涡流传感器能够对旋转轴和探头体之间的相对的间隙变化进行不间断地测量，从而有利于及时地发现磨损给轴承带来的径向间隙的变化，有利于钢铁厂管理人员对故障进行最早的诊断。在对系统进行配置时，可以设置多个参数以保证整套系统正常稳定地工作，并且还能够避免对软件的修改却又能够实现对监测设备参数的修改。这一点对于一些时常需要调整系统参数的大型监测诊断系统来说是非常有意义的。
系统具有非常晚上的故障诊断信号判别方法，这套方法适用于滚动轴承和齿轮的各章诊断，主要包括：频域分析，包括细化谱、倒频谱、瀑布图、频谱及其数据特征、包络分析；时频分析，包括小波变换；时域分析，包括趋势分析、波形及其数据特征；除此以外还有对比分析。
系统为了能够更好地排查和诊断滚动轴承和齿轮的故障，对于传递回来的某些传统信号根据需要进行特殊化处理。比如，在波形图中显示除了峰值以外的波峰因子、均方根值、峭度、歪度和绝对均值，或者针对波形图进行滤波和通频再显示。而在频谱图中，在显示传统的功率谱和幅值谱基础上，可以额外地计算振动的频率方差、均方频率、均方根频率和中心频率以及选择分析频率范围。
3 故障诊断专家系统
利用计算机对设备进行故障诊断便是故障诊断专家系统。影响故障诊断专家系统准确性有三个重要因素，分别是否拥有强力的先兆收集能力、丰富的诊断资料以及科学合理的诊断排查方法。故障诊断专家系统依据发生故障的充分条件和必要条件，结合原有故障的案例分析，在专家故障张原理的研究和咨询基础之上，建立了非常丰富的故障诊断资料数据库，比如先兆库、决策库、诊断原则库和故障库，这些不仅仅适用于轴承和齿轮，也适用于风机的故障。在运用系统的过程中，在实践经验的基础上，对原有的数据库进行适当地修改、删除、新增等，保证诊断知识能够适应时代的发展和需求。
案例、模型和原则相互结合是该系统采取的主要推理模式，通过正反向的混合推理方法，当发生异常或者人工进行干预之后都能够及时启动在线的诊断，甚至也可以进行离线诊断。现在，由于拥有强大的故障先兆自动收集获取能力，系统能够对多种情况进行自动诊断，比如轴承间隙增大、螺栓松动、滚动体故障、偏心、点蚀、轴承外圈故障、轴承内圈故障、局部断齿、不平衡、不对中、齿轮磨损等。除此以外，该系统还有很多其他功能，例如打印诊断报告、事故追忆、存储诊断结果、对故障处理提出建议、对话诊断、对诊断结果进行解释等。
4 结语
钢铁厂的热轧设备机械振动在线监测和故障诊断系统有非常先进的设计，并且还对监测和故障诊断提供了一些新的参考方法。该系统还具有非常多有点，稳定的运行状态，准确可靠的数据收集，强大的先兆收集能力。能够让工作人员及时掌握设备工作状态，有效预防故障的发生给生产带来的影响。
参考文献：
[1]梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断.北京：机械工业出版社，1995.
[2]周建男，陈长征，周劬惟.轧钢机械滚动轴承.北京：冶金工业出版社，2001.
[3]虞和济，韩庆大，李沈.设备故障诊断工程.北京：冶金工业出版社，2001.