热连轧主传动设备状态监测与故障诊断系统的设计及应用

　　0 引言

　　设备诊断技术的目的是保证可靠、高效地发挥设备应有的功能。即(1)保证设备无故障，工作可靠;(2)保证设备物尽其用，使设备发挥其最大效益;(3)保证设备在将有故障或已有故障时，能及时诊断并进行维修，使重要设备能按设备状态维修(预知维修)，改革目前按时维修的体制。

　　热连轧精轧主传动系统是攀枝花新钢钒股份有限公司热轧板厂主轧线的关键设备。Fl至F2精轧机主传动系统为“电机一减速箱一人字齿轮座一(上、下)轧辊”驱动方式。F3至F6精轧机的主传动系统为“电机一人字齿轮座一(上、下)轧辊”驱动方式。主传动系统的改造使轧机及主传动系统的性能得到较大改善，但传动系统的稳定性仍不够高，这客观上制约了轧机生产能力的发挥和产品质量的提高。因此，我们建立了一套有效的热连轧主传动设备状态监测与故障诊断系统，实时监测设备运行状态和设备故障特征，提高设备的管理水平和产品质量，同时为合理调整精轧工艺参数提供科学依据。

　　1 系统构成

　　系统拓扑结构见图1，整个系统分为三层：数据采集层、现场监测层和管理监测层。这种拓扑结构有效地解决了热连轧现有基础自动化系统网络与本系统的接口问题。

　　数据采集层由RS485接口网络和工业以太网构成。其中RS485接口网络由ADAM4015和ADAM4017智能数据采集模块组成，主要完成现场温度类信号采集。工业以太网接口网络由网络采集卡、工业交换机、服务器和客户端组成，主要完成对现场人字齿轮座振动信号的采集[1]。采用Socket技术完成该监测系统与热连轧现有基础自动化系统(美国Ge Fanuc公司90/70 PLC)通信，主要实现精轧主传动电流、电压、速度以及轧制力矩、轧制压力等参数的采集。

　　现场监测层主要由LED显示控制站、LED1～6组成，它们之间由工业以太网连接。

　　管理监测层主要由数据库服务器、HMI1～5组成。它们之间由工业以太网连接。

　　系统主要进行振动信号和温度信号的采集和存储，并进行故障特征数据的分析以及故障在线监测。

　　2 数据采集和存储

　　2.1 数据采集

　　系统监测的信号有两类：振动信号和温度信号。

　　2.1.1 振动信号

　　(1)轴向窜动信号

　　采用电涡流传感器，分别在人字齿轮座上轴垂直于轴的端面和下轴垂直于齿轮的端面各安装一个，每机架共两个测点。

　　信号通过前置处理采集站予以程控放大、滤波后变为直流和交流两种信号。直流信号表示轴向窜动，直观反映了转子间隙的大小;交流信号表示轴向振动，反映了转子振动幅度。通过采集这两种信号完成间隙监测和振动幅度监测。