1780热连轧机颤振分析及抑制措施
1780热连轧机轧辊的动力学分析
２１ ０ ０年 ４月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙＬｉｏ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｎｎ ｙ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ２ １３ ．
Ａｐ ． ２ １ ｒ ，０ ０
问题 。本 文以第 五机架 中的轧辊 为研究对 象 ， 立轧辊 的三维 模型 ， 对其进 行模 态分析 ， 其 振型 ， 建 并 研究 探索 振型与 轧机振动 之间 的联系 …。在轴类 零件 中 ， 了加 工方 便 或美 观 要求 而设 置 的 凹槽 、 台 、 为 凸 过
渡圆角及倒角等， 在承载过程 中对轴的影响很小 ， 在建模过程中一般可以不予考虑 。
１８ ０热 连 轧 机 轧 辊 的 动 力 学 分 析 ７
李久 慧 赖 应 无 张德 臣 ， ，
（ ． 山钢 铁 集 团公 司 工 程 技 术 有 限 责任 公 司 ， 宁 鞍 山 １鞍 辽 辽宁 辽阳 １４ ２ ； ． 国 石油 辽 阳石 化 公 司机 械厂 ， １０ １２ 中 １４ ５ ） １０ １ １ １０ ；． 宁科 技 大 学 机 械 与 自动化 学 院 ， 宁 鞍 山 １０ ３３ 辽 辽
１ ２ 支 承辊 ．
第 五机架 支 承辊的 主要工艺参 数如 图 ３所示 。 支 承辊 网格划分 结果如 图 ４所示 。
收稿 日期 ：０ ００ —５ ２ １．１１。 作 者 简 介 ： 久 慧 （ ９ ２ ， ， 宁 鞍 山人 ， 程 师 。 李 １７ 一）男 辽 工
第２ 期
李久 慧 ， ：７ ０热连 轧机 轧辊 的动 力 学分析 等 １８
摘 要 ： １８ 以 ７０热连轧机机组第五架轧机在轧制过程中发生振动为背景， 建立轧辊三维模型， 利用 Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ
轧钢机械振动故障原因和策略分析
102M achining and Application机械加工与应用轧钢机械振动故障原因和策略分析苏大维（北京首钢股份有限公司，河北 迁安 064404）摘 要：轧钢厂在生产运行过程中，机械设备出现故障是在所难免的。
一旦出现了机械故障，轧制稳定性便会受到影响，从而降低生产节奏，严重时直接导致产品质量下降。
在所有故障现象中，最常见的要属震动异常现象，此现象还会引起其他事故现象的出现，这些故障的发生对于轧钢厂的生产带来了不利影响。
在此基础上，文章针对可能引起轧钢厂机械设备出现震动的原因展开了分析，然后根据产生的原因进行有效解决措施的制定，确保轧钢厂在后期的运行中的安全性与稳定性，进而全面提升轧钢厂的生产经济效益。
关键词：轧钢生产；机械设备；振动故障中图分类号：T992 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）18-0102-2收稿日期：2021-09作者简介：苏大维，男，生于1986年，满族，辽宁锦州人，本科，中级机械工程师，研究方向：机械设备维修与维护。
在轧钢企业的生产运行过程中，可以利用轧钢机械将产品由钢坯转化为成品。
分析整体的生产流程会发现，轧钢设备的使用时间较长，负荷压力较高，种种因素会直接导致机械社保出现故障。
一旦出现问题，就需要相关专业人士针对出现的问题现象展开详细的分析，找出问题所在。
实际运行过程中，机械设备故障出现，会直接导致轧钢生产效率降低，给企业的的经济发展带来一定的阻碍。
因此，为了促进企业的健康、平稳发展，有必要针对轧钢设备的振动故障展开一系列的原因分析。
在实际工作中，将重心放在故障类型的分类以及事故现象原因的形成，随后采取有效的应对措施，为后期设备正常运行与维修提供有效的保障[1]。
1 掌握轧钢机械振动特征的必要性在现有政策的鼓励支持之下，使我国的轧钢行业的使用设备开拓了发展之路，具有更加优良的发展空间，以现有国家相关政策为准，在此基础上，提升了我国的轧钢机械（见图1）生产的质量。
安钢1780mm热连轧薄规格生产工艺改进措施
尾部降速率 / %
改前
改后
－ 2． 8
－ 3． 2
－ 2． 6
－ 3． 0
尾部最高速度 / m / min
改前
改后
450
430
510
480
2． 2 变形制度的优化
在分配精轧轧机负荷时，既要遵守压下率在后
机架增大的原则以减少带钢在前机架的温降，又不
能使负荷过大，因为负荷过大会加大轧制力同样影
响轧制稳定性。通过精轧负荷与温降的综合考虑，
规格抛钢速度的修正准确地说就是提高尾部降速
率，以 510 L 为例尾部降速率的修正见表 2。
薄规格在精轧抛钢降速率的降低，实现了带钢
的低速抛钢，减少了因甩尾造成的停车时间和换辊
次数，从而使事故时间和轧辊消耗得到明显控制。
表 2 510 L 尾部速降的修正
厚度范围 / mm
2． 61 ＜ h≤2． 80 2． 80 ＜ h≤3． 00
轧制的重要前提条件，轧制薄规格时每个机架的张力
系数均需增大，足够的张力保证了带钢的良好对中
性，稳定了轧制。通过对活套张力系数的优化后，没
有发生因为张力加大而出现的拉窄现象，既保证了带
钢的宽度精度控制，又大大减少了堆钢次数。
2． 3． 2 活套高度
活套的作用就是调节机架间秒流量，确保秒流 量相等原则［2］，活套系统的好坏是轧机稳定轧制水
0 前言
的主要工艺参数（ 速度制度、变形制度、活套张力参
热轧带钢薄规格产品是热连轧生产水平和能力 数及高度、温度制度等） 进行了优化修正。
的重要标志，在一条热连轧生产线中，薄规格所占比 2 原因分析及采取措施
例不仅是产品效益的体现，而且也是判断该生产线
轧钢机械振动故障的分析及诊断
轧钢机械振动故障的分析及诊断振动故障在轧钢机械实际运行的过程中，是一个较为常见的问题。
如果对发生故障的地方，采取专业的仪器进行检测，就能够让诊断更具有准确性，将发生故障的原因找出，进而方便工作人员实施有效的手段，对存在的问题进行及时的解决。
基于此，本文主要将详细的分析轧钢机械振动故障的数据采集、频谱分析以及故障诊断，对有关的问题进行探讨。
标签：轧钢机械；振动故障；数据采集；故障诊断一旦振动故障的情况在轧钢机械运行的过程中发生，就会影响轧钢机械的生产质量，同时也会对其的安全性造成影响，虽然这种影响看似非常普通，但实则非常重要，在轧钢机械生产和运行的过程中，振动故障也是需要加强重视的重要部分，同时也是对维护设备工作的重点内容。
在监测和诊断振动故障上，主要可以通过安装监测系统在轧钢机械设备的方法来实施，严格的监控振动幅度，以此来保证准确、及时的对振动故障发生的原因进行判断。
在诊断和处理轧钢机械振动故障时，要对判断的标准进行不断的优化，同时做好数据采集的工作，之后全面的对频谱进行分析，只有按照上述这样的方法，才能够确保准确的对振动发生的故障进行诊断，有效的维护和控制轧钢机械生产活动。
1 判断轧钢机械振动故障的标准判断轧钢机械振动发生故障的判断标准，主要判断的标准分为三种，也就对故障相对的判断、故障定量的评判以及故障类比的评判。
事实上，需要结合多个方面的因素，对故障发生的原因进行判断，比如机械工作过程中状态突然发生的变化等。
因此，这项工作在具体实施的过程中，不但非常复杂，而且还存在一定的困难性。
基于此可知，在判断轧钢机械振动故障时，经常需要采取较为严格的标准进行判断，而较好的方法就是将时间轴作为基准，从而实施比较分析，在一样测试位置的情况下，获取到比较重要的数据，然后将其和正常情况下的数据进行对比，从而发现轧钢机械在实际运行过程中存在的故障情況。
在进行诊断期间，需要严格的监督和控制每个环节，只有这样才能够准确的获取数据，并及时的诊断出故障的发生，这对工作人员在最短时间内发生问题是非常有帮助的，同时为工作人员解决问题争取了更多的时间。
轧机振动原因分析及解决
50 0 0
振动频率f/Hz
f = 0.416n - 1.7466
200
400
600
轧辊转速n/rpm
1号轴承座 2号轴承座 3号轴承座 4号轴承座 5号轴承座
1000
小结：实际振痕宽度与激振频率有关
3.轴承振动
（NSK工作辊轴承-STF266KV3552CE1gBS3G100）
状态：
1）工作辊转速708rpm 2）工作辊直径450mm 3）支承辊直径1208mm
名称 工作辊轴承Hz 支承辊轴承Hz
转频 11.8
保持架 5.5 1.9
滚动体 89.8 24.9
208
156
104
52
0
小结：平整机存在机电耦合振动现象。
6.来料缺陷
小结：1）酸轧机组5架轧机产生振动，最终体现在F4轧机振动上。 2）带着可见或不可见的振痕缺陷，送到平整机上来轧制。
正常轧制过程
高频形成过程
高频集中形成 加减速过程
低频经常出现 高速轧制过程
上工作辊水平振动频率f/Hz
上工作辊垂直振动频率f/Hz
693
70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00
0.00
70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00
0.00
入口S下电机 出口S下电机
990
937
885
833
781
729
677
625
573
521
469
417
365
312
260
2.酸轧机组振动在线监测跟踪
轧机震颤原因
轧机震颤原因引言轧机震颤是指轧机在工作过程中出现的不稳定振动现象。
它可能导致产品质量下降，甚至对轧机设备造成损坏。
因此，了解轧机震颤的原因对于保障生产质量和设备安全非常重要。
本文将介绍轧机震颤的一些常见原因及解决方法。
原因一：轧辊磨损不均匀轧机震颤的一个常见原因是轧辊磨损不均匀。
由于轧辊在工作过程中承受巨大的压力和摩擦力，轧辊表面容易出现磨损现象。
当轧辊磨损不均匀时，会导致轧机产生不稳定的振动。
解决方法： - 定期检查轧辊磨损情况，及时更换磨损严重的轧辊。
- 注意轧辊的使用和保养，保持轧辊表面的光滑度，减少磨损。
原因二：轧机结构松散轧机结构松散也是导致轧机震颤的一个重要原因。
在工作过程中，轧机会受到很大的振动力，如果轧机的各个部件连接不紧密，就会造成整个轧机的结构松动，进而引发震颤。
解决方法： - 定期检查轧机结构的紧固情况，确保各个部件连接紧密。
- 在装配或维修轧机时，注意使用适当的紧固工具，确保连接牢固。
原因三：轧机负载过重过重的负载是引起轧机震颤的另一个常见原因。
当轧机承受超出其额定负载的工作负荷时，轧机的运行将不稳定，导致震颤。
解决方法：- 合理安排轧机的生产任务，避免过重的负载。
- 对轧机进行定期的维护和保养，确保设备正常运行。
原因四：物料问题物料的问题也可能导致轧机震颤。
例如，物料中的杂质或不均匀分布会导致轧机在工作过程中出现不稳定的振动。
解决方法： - 对物料进行筛选和清洁，减少杂质含量。
- 注意调整物料的供给方式，使物料均匀进入轧机。
原因五：轧机润滑不良轧机的润滑问题也可能引起震颤。
不良的润滑会导致轧机摩擦增加，进而导致震颤。
解决方法： - 定期检查轧机的润滑系统，确保润滑油的量和质量符合要求。
- 注重轧机的日常保养，保持润滑部件的清洁和良好润滑。
结论轧机震颤是一个常见的问题，但是通过了解其中的原因并采取相应的解决方法，可以有效减少轧机的震颤问题发生。
定期检查和维护轧机，保持设备的良好状态是预防轧机震颤的重要措施。
轧钢机械振动的原因分析与故障处理探讨
轧钢机械振动的原因分析与故障处理探讨摘要：近年来，社会各行业越来越多的采用轧钢机械设备，将其应用到生产当中，极大的促进了我国经济发展。
为此，我们必须要重视并切实做好对轧钢机械故障分析、处理工作，以提高轧钢机械运行的稳定性。
本文基于作者学习认识与工作经验，首先分析了轧钢机械振动的故障分类与原因，介绍轧钢机械振动的故障判断标准，最后就轧钢机械振动的故障判断方法及处理提出了探讨性建议，以期能为相关工作的实践提供参考。
关键词：轧钢机械；振动原因；故障处理引言轧钢机械在工作中常见的一些故障，一般都是由振动故障引起的，振动故障是否能够被及时发现和处理，直接关系到轧钢机械整体安全平稳作业。
经过了长期的实践探索，当前人们已经探索了一套行之有效的方法来进行对轧钢机械的故障检测手段，那就是在轧钢机械运转的过程中，通过事先安置在其中的监测设备的随时反馈，能够在第一时间将轧钢机械中的一些非正常现象和可能存在的故障问题进行反馈，方便技术人员对其进行分析和处理，从而确保生产活动正常开展。
1轧钢机械振动特征的重要性1.1能够对轴承的磨损情况进行动态的掌握在轧钢机械当中，磨损是非常常见的一种失效形式，可能会导致径向间隙出现变化，进而造成传感器缝隙的电压改变，加速度传感器无法对这种变化进行准确的判断，导致无法动态监测转轴和探头之间的空隙。
某些转轴的表面带有毛刺，系统会进行相应的滤波处理将干扰排除，因为出现一些个别的振动，可能会导致晃动等特殊情况，因此以间隙电压变化为判断依据通常条件下使用的是间隙的平均值。
1.2对轴承转速进行动态观测特征频率指的主要是故障的频率，由于在故障信号分析的过程中，是随机选用的因子，不可能和理论计算出来的频率完全一致。
对于这种问题，我们通常条件下会选取一定时间之内，振幅变化的最大值来作为振幅以此来限制特征频率，如果测量转速的过程中产生了误差，无法正确的将故障特征频率计算出来，如果在转速出现变化的时候，会产生更大的问题，安装涡流传感器可以让不同通道的数据收集工作得以实现，另外可以对频率进行准确的计算，另外涡流传感器测试因为加入了人工操作的部分，可以很好的表现出轴承振动的周期性特征，另外在此条件下观测特征频率，还有转速的计算方面获得的结果更为准确。
热连轧机水平振动主动抑振控制
热连轧机水平振动主动抑振控制摘要：由于热连轧机的固有动力学缺陷以及工作辊轴承座和牌坊之间存在的间隙，热连轧机经常呈现出强烈的水平振动。
对此，提出一种主动抑振控制方法。
在工作辊轴承座侧面增加侧向液压缸，并且基于扩张状态观测器设计主动抑振器控制伺服阀电流，进而决定液压缸输出的附加作用力大小，从而修改水平方向的固有频率和抵抗工作辊的外部扰动。
仿真结果表明，主动抑振器能够改变水平方向的固有频率，弥补热连轧机水平-扭转固有频率耦合的固有动力学缺陷；而且能够有效地抵抗外部扰动，降低水平方向的振动；除此之外，对系统参数不确定性具有良好的鲁棒性。
在增加侧向液压缸的基础上增加主动抑振器相较于只增加侧向液压缸能够大幅度的提高抑振效果。
关键词：轧机水平振动；侧向液压缸；主动抑振器；扩张状态观测器；热连轧机振动是空间振动，其垂直振动、水平振动、轴向振动以及扭转振动呈现出相同的优势频率，只是它们的振动幅值大小不一。
然而，由于工作辊频繁地换辊要求而存在的间隙以及水平振动和扭转振动耦合的轧机固有动力学缺陷，一般情况下水平方向振动要比其它方向的振动大很多。
对水平振动的振动机理研究主要包括传动系统中的齿轮啮合激励、工作辊轴承座和牌坊之间的间隙、工作辊与带钢之间的摩擦等因素对水平振动的影响。
考虑轧辊和带钢之间的摩擦、传动系统的齿轮啮合以及轧辊的水平振动，建立了水平-扭转耦合振动动态模型，研究了摩擦系数导致的分岔现象。
闫晓强等[1]通过现场测试和有限元分析，得出当扭振的频率与辊系的水平固有频率相等时，轧机产生的水平振动最为强烈。
唐华平等[2]研究了辊缝接触面上摩擦力对轧辊水平振动的影响，着重揭示了轧机水平自激振动产生的条件及其机理，得出了影响轧辊水平自激振动的因素。
张明等[3]在考虑上下工作辊非对称的前提下，研究了热连轧机结构间隙、轧制力和摩擦负阻尼对轧机水平自激振动的影响。
孙建亮等[4][5]研究了支承辊与工作辊之间的偏移距、工作辊轴承座与牌坊之间的间隙以及轧制过程参数（轧件厚度、轧制速度、张应力）对轧机水平振动的影响。
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ｍ ／ ｓ 、 ３ ． ２ ｍ ／ ｓ 、 ３ ． ５ ｍ ／ ｓ 时轧机出 口厚度变化 曲线 。
由上面对 Ｆ ２轧机机座的 固有频率计算 可知 ， 当Ｆ ２轧机 的 轧制速度ห้องสมุดไป่ตู้于或接近于 ２ ． ３ ｍ ／ ｓ 或３ ． ２ ｍ ／ ｓ 时， 轧机传动系统 中 减速器和接轴齿轮 啮合频率将接近轧机机座的第 一阶固有频率
挥 了降本增效 的作 用， 仍有近一 步改进完善之处 。
中图分类号
一
Ｔ Ｅ ９ ２ ２
文献标识码
、
电动钻机在石油钻井业的快速发展
电动钻机在石油钻井业 的快速发展是当今石油业大规模 开 发的需要 ， 也是科技发展的产物。 现在的石油钻井业需需要集成
化精密控制 。 从２ Ｏ世纪后期 ， 随着 我国油气资源的大规模开发 ， 石油设备制造业也得以快 速发展 ；特别以电气控制为发展方向 的电动钻机 ，以其绝对的优势惭成为石油钻井业装备和建造的
（ １ ） 选取适 当的轧制速度 ， 使 系统 中齿轮 啮合 频率远离轧 机机座 的 固有 频率 ； Ｆ ２轧机 因尽量避 免 ２ ． ３ ｍ ／ ｓ和 ３ ． ２ ｍ ／ ｓ 这
两个轧 制速度 ； Ｆ ３轧机 在轧 制过程 应尽 量避 免 ３ ． ３ ｍ ／ ｓ 和４ ． ２
设 备 管 理 与 维 住２ ０ １ ５ № ９ 团
２
ｌ
Ｏ
９
８
７
６
５
３
２
１
Ｏ
９
８
７
６
５
２ ． 不 同轧制速度下轧机的颤振 曲线 考 虑传动 系统齿轮 啮合 冲击 作用的影响 ，对 Ｆ ３轧机的机 架振 动情况进行 动力学仿真分析 。图 ２ 一 图 ８为不 同轧制 速度
下， Ｆ ２ 轧机轧件 出口厚度 的变化响应 图。其 中 ， 图 ２为 Ｆ ２在没
１ ３ ｘ ｌ Ｏ －
有外部激励扰动时轧件出 口厚度 变化 曲线 ，在没有外部扰动情 况下 ， 轧件出 口厚 度经 咬钢 冲击后有短暂的厚度波动外 ， 将很快
趋于稳定 。
ｘ ｌ ０ － ３
喜
譬
丑
ｏ． ｏ
ｏ ． ５
ｌ ＿ ｏ
１ ． ５
２ ． ｏ
２ ． ５
四、 振 动 抑 制 措 施
图 ６ 轧制速度为 ２ ． ６ ｍ ／ ｓ 时Ｆ ２轧机 出口厚度变化 曲线 ｍ ／ ｓ 这两个轧制速度 。
（ ２ ） 提 高轧机机 座系统中的阻尼 ｃ ， 可通过增 加液压衬板等 措施增加系统的阻尼 。 （ ３ ） 提高轧辊的重量。 （ ４ ） 降低齿 轮啮合 过程 中冲击效应 强度 ， 合 理确定 齿的精 度， 尽 量减小齿 轮传动间 隙、 接轴部件 内部 间隙 ， 都可有效减低 齿轮啮合 冲击效应 的强度 。
３ ． ｏ
喜
譬
丑
时 间／ Ｏ ／ ｓ ）
图 ４ 轧制速度为 ２ ｍ ／ ｓ 时Ｆ ２轧机 出口厚度变化曲线
０ ． ０
０ ． ５
２ ｌ
１ ． ０
Ｏ ９
１ ． ５
２ ． ０
６
２ ． ５
５
３ ． ０
３ ２
一 日 皇 一 ＼ 憾 蹬 Ⅱ习
油 田电动钻 机 引入 网 电的经 济分 析
３
２
１
Ｏ
９
８
董春华
（ 中石化 西南石油工程有 限公 司钻井工程研究 院 四川德 阳）
摘要
关 键词
高技 术含 量电动钻 机投 入复杂油 气井生产 ， 在油 田企 业 内部 ， 电动钻机 由使 用传 统的化石 燃料 到使用 网电作 动力 ， 发
０ ． ０ ０ ． ５ １ ． ０ １ ． ５ ２ ． ０ ２ ． ５ ３ ． ０
时闻 ， （ ）
６ Ｏ ． ５ Ｈ ｚ ， 此时轧机 将发生共 振颤 振（ 图 ５和 图 ７ ） ， 此时 轧机 的 共振 响应将 明显增大 ； 当齿轮啮合频率远离 ６ ０ ． ５ Ｈｚ 时， 共振将 明显减 少 。因此 ， Ｆ ２轧机在 轧制过 程应 尽量 避免 ２ ． ３ １ ｍ ／ ｓ和 ３ ． ２ ３ ｍ ／ ｓ 这 ２个轧制速度 。
坝气 田的中后期 开发 中， 所有钻机都采用网电作生产能源 ； 以至
国内制造业在往 国际倡导的节能环保方 向发展 。 西南工程公 司的钻机购置 ， 起初是传统机械钻机 ， 然后是直
电动钻机 石油钻井 网电 Ｄ ＯＩ １ ０ ． １ ６ ６ ２ １ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ０ ０ １ — ０ ５ ９ ９ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ９ ． ４ １ Ｂ 燃油消耗还存在不环保因素 ，因为石油钻井消耗 的大量化石燃 料， 产生大量废气 ， 存在环境污染 问题 。 二、 目前 电动钻机主要型号
主体 ； 这不仅代表我 国油 田大型设备 的制造能力的提 高 ， 也代 表
随着国内电力行业的快速发展 ，特别西部地 区提供充沛的 电力资源 ， 电网输送容量也大大提升 ， 使石油钻井行业使用 网电 成 为可能。渐渐在一些便利地区 ， 油气 田开发 中， 部分石油钻机 逐惭使用网电替代化石燃料作 为一种新能源。特别是 中石化元
１ Ｏ ９ ８ ７ ６ ５ ３ ２
一 目 ｌ 一 、 越磷 Ⅱ习
ｌ Ｏ ９ ８ ７ ６
） ７ 时间 ８ ， （
图 ２ 无 扰动下 Ｆ ２轧机 出口厚度变化曲线
ｘｌ Ｏ － ３
０ ． ０
０ ． ５
１ ． ０
１ ． ５
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２ ． ５
３ ． ０
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习
时 间， （ ｔ ， ｓ ）
图 ５ 轧制速度为 ２ ． ３ ｎ ｌ ， ｓ 时Ｆ ２ 轧机 出口厚度变化 曲线
０ ． ０
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３ ． ０
时间， （ ）
图 ３ 轧制速度为 １ ． ５ ｍ ／ ｓ 时Ｆ ２ 轧机出 口厚度 变化 曲线 图３ ～ 图 ８分别 为轧 制速 度在 １ ， ５ ｍ ／ ｓ 、 ２ ｍ ／ ｓ 、 ２ ． ３ ｍ ／ ｓ 、 ２ ． ６