钢厂轧机机械振动故障诊断及减振技术改进分析

引言

在钢厂的生产流程中，轧机是极为关键的设备，它承担着将钢材轧制成所需规格和形状的重要任务。然而，轧机在运行过程中常常会出现机械振动问题，这不仅会影响钢材的质量，导致产品表面出现缺陷、尺寸偏差等问题，还会加速设备的磨损，缩短设备的使用寿命，增加维修成本，严重时甚至会引发安全事故，对钢厂的正常生产造成严重影响。因此，对轧机机械振动故障进行准确诊断，并采取有效的减振技术改进措施具有重要的现实意义。

1 轧机机械振动故障诊断方法

1.1 直观检查法

这是最基本也是最常用的故障诊断方法之一。维修人员通过观察轧机的运行状态，如是否有异常的噪音、振动部位、设备零部件的松动情况等，结合自身的经验和知识，初步判断轧机是否存在机械振动故障以及故障发生的位置。例如，如果听到轧机在运行过程中发出有规律的撞击声，是某个零部件出现了松动或磨损，导致在运转过程中与其他部件发生碰撞。

1.2 振动信号分析法

借助专业的振动检测仪器，如振动传感器、频谱分析仪等，对轧机运行时的振动信号进行采集和分析。振动信号包含了轧机运行状态的大量信息，通过对振动信号的时域分析和频域分析，可以准确地判断轧机是否存在故障以及故障的类型和严重程度。例如，时域分析可以观察振动信号的波形、幅值等参数，判断振动的强度和变化规律；频域分析则可以将振动信号分解为不同频率的成分，通过分析各频率成分的幅值和相位，找出故障的特征频率，从而确定故障的原因。

1.3 温度检测法

轧机在运行过程中，由于摩擦、振动等原因会产生热量，如果设备出现故障，可能会导致局部温度升高。通过使用红外测温仪等温度检测设备，对轧机的关键部位进行温度监测，可以及时发现设备的异常发热情况，进而判断是否存在故障。例如，如果发现轧机的轴承部位温度过高，是轴承润滑不良或磨损严重，导致摩擦力增大。

2 轧机机械振动产生的原因

2.1 设备安装与基础问题

轧机的安装质量对其运行稳定性有着至关重要的影响。如果轧机在安装过程中没有严格按照设计要求进行找平、找正，或者基础不牢固，存在松动、沉降等问题，就会导致轧机在运行过程中产生振动。例如，轧机的基础如果强度不够，在轧机高速运转时，基础会发生微小的变形，从而使轧机的各个部件之间的相对位置发生变化，引发振动。

2.2 零部件磨损

轧机在长期运行过程中，其零部件会不可避免地出现磨损。例如，轧辊的磨损会导致轧辊的直径发生变化，使轧辊之间的间隙不均匀，从而在轧制过程中产生振动；轴承的磨损会使轴承的游隙增大，导致轧机的旋转部件在运转过程中产生晃动，引发振动。齿轮、联轴器等零部件的磨损也会对轧机的运行稳定性产生影响。

2.3 电气系统故障

轧机的电气系统包括电机、变频器、控制系统等，如果电气系统出现故障，也会导致轧机产生机械振动。例如，电机的三相不平衡会使电机产生不均匀的转矩，从而导致轧机振动；变频器的参数设置不合理，可能会使电机的转速不稳定，引发振动；控制系统的故障可能会导致轧机的动作不协调，产生振动。

2.4 轧制工艺参数不合理

轧制工艺参数如轧制速度、轧制力、张力等对轧机的运行稳定性也有很大影响。如果轧制工艺参数设置不合理，例如轧制速度过快、轧制力过大或张力不稳定等，都会使轧机在轧制过程中承受过大的载荷，从而产生

振动。

3 减振技术改进措施

3.1 优化设备安装与基础设计

设备安装与基础设计的优化需从场地适应性、 结构刚度和振动隔离三个维度展开。场地勘察应重点关注地质条件、土壤承载力和环境振动源， 稳定性，避免软土地基或断层带。基础设计需采用有限元分析模拟 土配筋率和基础厚度。减振结构的配置需考虑频域特性，橡胶减 低频振动更有效。安装工艺需遵循ISO 标准中的对中规范，采用激光准 度， 应力锚栓消除基础沉降带来的位移偏差。

3.2 加强零部件维护与更换

维护管理的核心在于状态监测与寿命预测体系的构建。振动频谱分析可识别轴承缺陷频率，结合油液磨粒检测判断齿轮箱磨损阶段。采用临界ity 分析法确定轧辊表面裂纹的扩展速率，利用声发射技术捕捉微观疲劳信号。备件更换需基于可靠性工程中的威布尔分布模型，设定磨损量、表面粗糙度等阈值参数。安装过程需应用扭矩梯度法控制螺栓预紧力，避免过载导致的配合面微动磨损。对于高速旋转部件，动平衡等级应达到G2.5 标准以上，并采用相位匹配技术降低谐波振动。

3.3 完善电气系统控制

电气系统的稳定性依赖于谐波抑制与动态响应优化。在电机控制中，采用矢量控制算法解耦转矩与励磁电流，配合自适应观测器补偿参数漂移。变频器需配置有源前端整流器，将输入电流THD 控制在5%以下，并通过陷波滤波器抑制特定次谐波。三相不平衡校正可基于对称分量法实时重构负序分量，结合动态电压调节器（DVR）消除电压暂降。控制系统的时序管理需满足IEC61131-3 标准的确定性要求，采用时间触发架构（TTA）确保多轴同步精度在±1μs 内。

3.4 优化轧制工艺参数

工艺参数优化需建立多物理场耦合模型，将轧制力-速度曲线与材料动态再结晶行为关联。通过JMAK 方程量化应变诱导相变程度，结合Zener-Hollomon 参数确定临界变形温度窗口。张力控制采用级联PID 结构，前馈补偿基于摩擦系数在线辨识的轧制扭矩波动。轧制速度规划需考虑热力耦合效应，采用变增益调度避免带状组织形成。在线监测系统应集成X 射线测厚仪与激光测速仪，通过模型预测控制（MPC）实时修正道次压下量。针对薄板轧制，引入板形辊闭环调节机制，基于最小二乘法拟合残余应力分布曲线，动态调整弯辊力与轧辊凸度匹配关系。

结束语

钢厂轧机的机械振动问题是一个复杂的问题，涉及到设备安装、零部件磨损、电气系统故障和轧制工艺参数等多个方面。通过对轧机机械振动故障进行准确的诊断，找出振动产生的原因，并采取有效的减振技术改进措施，如优化设备安装与基础设计、加强零部件维护与更换、完善电气系统控制、优化轧制工艺参数等，可以有效地降低轧机的振动水平，提高设备运行的稳定性和可靠性，保障钢厂的生产顺利进行。

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