監測沉沒輥軸套磨損量的方法

專利名稱：監測沉沒輥軸套磨損量的方法
技術領域：
本發明涉及一種監測方法，具體地說，是在涂鍍機組中，用于監測沉沒輥軸套磨損量的方法。
背景技術：
參見圖l、圖2，帶鋼1熱涂鍍過程中使用了沉沒輥3設備，該沉沒輥3處于涂鍍液6液面以下，帶鋼1由爐輥2經過爐箅子4進入涂鍍鍋5，經沉沒輥3導向后移出涂鍍鍋5。如帶鋼熱鍍鋅過程就是這樣，沉沒輥3處于鋅液6液面以下，帶鋼1由爐輥2經過爐箅子4進入鋅鍋5，經沉沒輥3導向后移出鋅鍋5。參見圖3，沉沒輥3的兩個軸頭上設置有軸套8，軸臂上裝有軸瓦7，軸套8于軸瓦7形成轉動副，為了避免軸套8和軸7瓦都被磨損，現場多采用犧牲軸套8，保護軸瓦7的方法，用此方法時，軸瓦7的磨損量很小，如常用的陶瓷軸瓦7的磨損量一般只有0.05mm左右，而軸套8的磨損量一般大于2mm，所以可不計軸瓦7磨損量。沉沒輥3位于涂鍍液6液面以下，沉沒輥3軸套8受力大，且在高速旋轉，導致沉沒輥3軸套8的磨損嚴重。
軸套的磨損程度是判斷沉沒輥是否需要更換的重要依據。但因沉沒輥位于涂鍍液液面以下，所以在現場，沉沒輥軸套的磨損量無法知道，目前也沒有有效的判斷沉沒輥軸套磨損量的方法， 一般根據沉沒輥轉動的聲音、沉沒輥輥架的振動，或沉沒輥的異常和故障來大致判斷軸套的磨損情況。但具體磨損量還是始終未能獲得，以致
1、 有時沉沒輥在正常工作下被更換；而有時軸套出現異常卻在繼續使用，最終導致軸套磨損破裂，或者軸套磨損破裂后導致軸頭斷裂而停機換輥。
2、 不能監測因軸套磨損嚴重而導致沉沒輥的振動，對沉沒輥的異常和故障的產生不能有具體的預防措施，對是否是由沉沒輥引起的帶
4鋼質量缺陷也不能進行確認。

發明內容
本發明的目的在于提供一種監測沉沒輥軸套磨損量的方法，通過使用該方法可準確判斷沉沒輥軸套磨損情況，并當磨損量達到一定值時計算機系統可作出相應的反應，操作人員根據該反應得知沉沒輥軸套磨損的情況，從而合理安排和使用沉沒輥。
本發明是這樣實現的 一種監測沉沒輥軸套磨損量的方法，帶鋼由爐輥經過爐箅子進入涂鍍鍋，經沉沒輥導向后移出涂鍍鍋，沉沒輥的兩個軸頭上設置有軸套以及與軸套相配合的軸瓦；所述監測沉沒輥軸套磨損量的步驟為第一步、在涂鍍鍋上方的爐箅子上安裝一位移傳感器，該位移傳感器檢測與其水平方向平齊的帶鋼部位的水平位置；第二步、在位移傳感器后端設置一位移變送裝置，位移傳感器將測得的帶鋼水平位置信號傳輸給位移變送裝置，位移變送裝置將該信號轉換成帶鋼所測點的水平位移量實測值D;第三步、在位移變送裝置后端設置一計算機系統，位移變送裝置將帶鋼所測點的水平位移量實際測D傳輸給該計算機系統；第四步、所述計算機系統實時地輸出該水平位移量實測值D;計算機系統將該水平位移量實測值D與設置在計算機系統內的設定值進行比較，該設定值為軸套磨損量A某一值所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值y，當D》y時，計算機系統作出相應的反應；其中尸f (A)， f (A)函數為
當沉沒輥直徑小于爐輥時
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當沉沒輥直徑大于爐輥時
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(2);
式(1)、式(2)中
k:磨損之前沉沒輥軸心到位移傳感器的垂直距離， h:磨損之前沉沒輥軸心到爐輥軸心的垂直距離， d:磨損之前沉沒輥軸心到爐輥軸心的水平距離， R:爐輥半徑， r:沉沒輥半徑。
進一步，所述軸套磨損量A當其值A=Aq時，此時y=Yq=f(Aq)，
當D》Yq時計算機系統作出的反應為危險報警信號；其中Aq為沉沒輥 磨損嚴重進入危險狀態時的磨損量，Yq為軸套磨損量Aq所對應的帶鋼
所測點水平位移量理論值，D為帶鋼所測點水平位移量實測值。
進一步，所述軸套磨損量A當其值A二Ap時，此時y=YP = f(Ap)， 當D^Yp時計算機系統作出的反應為換輥報警信號；其中Ap為沉沒輥 需要換輥時的磨損量，Yp為軸套磨損量Ap所對應的帶鋼所測點水平位
移量理論值，D為帶鋼所測點水平位移量實測值，且Ap〉Aq。
更進一步，所述計算機系統實時地計算并輸出沉沒輥軸套磨損量 A， A=f—、D)，以更詳細地了解沉沒輥磨損情況。
為使爐箅子密封性良好，所述位移傳感器通過焊接固定在爐箅子上。
本發明通過檢測帶鋼上某一點的水平位移情況來間接獲得沉沒輥 軸套的磨損情況，并將該水平位移量實測值輸出，當該水平位移量實 測值達到一定數值時計算機系統作出反應，告知操作人員沉沒輥已進 入某一磨損階段，從而為是否需要更換沉沒輥提供有力的依據，并根 據軸套磨損量的嚴重程度合理安排和使用沉沒輥，避免提前換下沉沒 輥或發生故障后才被迫換下沉沒輥，使沉沒輥軸套的異常和故障降到 最低。


圖1為帶鋼在涂鍍過程中的側視圖； 圖2為帶鋼在涂鍍過程中的正視圖； 圖3為沉沒輥軸套、軸瓦部分的放大圖； 圖4為沉沒輥軸套磨損前、后帶鋼的位移示意圖； 圖5為爐輥半徑大于沉沒輥時簡化的尺寸模型圖； 圖6為沉沒輥半徑大于爐輥時簡化的尺寸模型圖； 圖7為本發明優選實施方式的邏輯框圖。
圖中l帶鋼，2爐輥，3沉沒輥，4爐箅子，5涂鍍鍋(鋅鍋)，6 涂鍍液(鋅液)，7軸瓦，8軸套，9位移傳感器。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
參見圖l，圖2，本發明中，帶鋼1由爐輥2經過爐箅子4進入鋅 鍋5，經沉沒輥3導向后移出鋅鍋5，沉沒輥3的兩個軸頭上設置有軸 套8以及與軸套8相配合的軸瓦7 (參見圖3)。沉沒輥3在帶鋼1的 拉力、鋅液6的浮力等作用力下，軸套8始終以向上的方向緊壓在上 面的軸瓦7上。參見圖3、圖4，當軸套8磨損后，軸套8半徑減小了 A，沉沒輥3輥面的最低點也上升了 A。又因為沉沒輥3在鋅液6中運 行，沉沒輥3輥面與帶鋼1之間有一層薄薄的鋅液6的保護，所以沉 沒輥3輥面基本沒有磨損，帶鋼1緊貼著沉沒輥3輥面，所以帶鋼1 的最低點也上升了 A，則爐箅子4中的帶鋼1就要偏移一定的角度， 如圖4中的角度a ，則在距沉沒輥3軸心一定高度的帶鋼1上的某一 點理論上就要位移一定的距離y (如圖4)，如果能確定軸套8磨損量A 與帶鋼1上該點的水平位移量理論值y之間的關系，并實測得到水平 位移量D，就能間接地獲得軸套8磨損量A的情況。圖5為爐輥2半 徑大于沉沒輥3半徑時簡化的尺寸模型圖，圖6為沉沒輥3半徑大于 爐輥2半徑時簡化的尺寸模型圖，根據分析，帶鋼l上所測點的水平 位移量理論值y即為圖中參數x的實際值(即沉沒輥開始被磨損后x 的值)與初始值xQ (即沉沒輥未磨損時x的值)之間的差的絕對值。 這樣就獲得水平位移量理論值y與軸套磨損量A之間的關系當沉沒輥3直徑小于爐輥2直徑時
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(2)
式(1)、式(2)中
k:磨損之前沉沒輥3軸心到位移傳感器9的垂直距離， h:磨損之前沉沒輥3軸心到爐輥2軸心的垂直距離， d:磨損之前沉沒輥3軸心到爐輥2軸心的水平距離， R:爐輥2半徑， r:沉沒輥3半徑。
由式(1)、式(2)，通過測量爐箅子4中帶鋼1某點水平位移的 情況，便可間接得知沉沒輥3的軸套8磨損的情況。
參見圖4、圖7，本發明優選實施方式的步驟為
第一步、在鋅鍋5上方的爐箅子4上安裝一位移傳感器9，該位移 傳感器9通過焊接固定在爐箅子4上，以確保爐箅子4的密封性。并 且該位移傳感器9位于爐箅子4結渣處上方，這樣確保位移傳感器9 不受結渣的影響。該位移傳感器9檢測與其水平方向平齊的帶鋼1部 位的水平位置，以沉沒輥3軸套8未磨損時位移傳感器9正對的帶鋼1 部位的水平位置為基準，在沉沒輥3開始被磨損后，開始檢測位移傳 感器9正對的帶鋼l水平位置；
第二步、在位移傳感器9后端設置一位移變送裝置，位移傳感器9 將帶鋼1水平位置信號傳輸給位移變送裝置，位移變送裝置將該信號 轉換成帶鋼1水平位移量實測值D;
8第三步、在位移變送裝置后端設置一計算機系統，位移變送裝置 將帶鋼水平位移量實測值D傳輸給該計算機系統；
第四步、所述計算機系統實時地輸出該水平位移量實測值D，以 及實時地計算并輸出沉沒輥3的軸套8的磨損量A， A=f —乂D);其中 y=f (A)， f (A)函數由式(1)，式(2)確定。
所述計算機系統有兩個設定值Yq、 Yp， Yq小于Yp;其中Yq=f(Aq)， Aq為沉沒輥3磨損嚴重進入危險狀態時的軸套磨損量，Yq為軸套磨損
量Aq所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值；Yp=f(Ap)， Ap為沉沒輥 3需要換輥時的軸套磨損量，Yp為軸套磨損量Ap所對應的帶鋼所測點 水平位移量理論值。
首先計算機系統將水平位移量實測值D與設定值Yq進行比較，當 水平位移量D^Yq時，計算機系統作出危險報警的信號；之后計算機 系統將該水平位移量實測值D與設定值Yp進行比較，當水平位移量D 》Yp時，計算機系統作出換輥報警的信號，提示操作人員必須換輥， 否則沉沒輥3將發生故障和異常情況，導致產品質量缺陷。
實施例 d=4430.5mm， h=7843mm， R=400mm， r=315mm， k=1200mm，
因為爐輥2半徑大于沉沒輥3半徑，所以選式(1)。在沉沒輥3軸套8 的使用過程中，軸套8磨損量Aq為4mm時，需要開始進行危險報警， 軸套8磨損量Ap為6mm時，需要進行換輥報警，根據式(1),分別 得Yq為1.94mm， Yp為2.91mm，并將Yq和Yq計算值置入計算機系統 內作為設定值。當位移傳感器9測得的水平位移量D大于或等于 1.94mm時，計算機系統進行危險報警，此時計算機輸出軸套8磨損量 4mm，和帶鋼1水平位移量1.94mm;當位移傳感器9測得的水平位移 量D大于或等于2.91mm時，計算機系統進行換輥報警，此時計算機 輸出軸套8磨損量6mm，和帶鋼1水平位移量2.91mm。在沉沒輥3 的使用過程中，可根據計算機系統的危險報警和換輥報警來合理的安 排生產，避免異常和故障情況的發生。當然本實施例的具體參數值可 以根據實際情況而變化。
同樣原理，如果爐輥2半徑小于沉沒輥3半徑時，選式(2)進行計算軸套磨損量A與水平位移量理論值y之間的關系，適時地進行危 險報警或換輥報警。
上述實施例只是作為一種優選，選取了兩個作為判別用的設定參 數Yq、 Yp,具體應用時，可以只選取其中一個設定參數Yp，這樣Yp 對應的磨損量Ap可以表示上述沉沒輥3需要換輥時的軸套磨損量，也 可以表示沉沒輥3磨損嚴重進入危險狀態時的軸套磨損量，當然還可 表示其它軸套磨損量時的數值；另外除上述兩個設定參數Yq、 Yp外， 也可以增加一個或多個其它判別用的設定參數，以更具體地反應沉沒 輥3軸套的磨損情況。
上述實施例中，計算機作出的危險報警或換輥報警的信號，也可 以用其它方式代替，如可以把能發出各種不同顏色的燈光與計算機相 連接，沉沒輥3軸套磨損嚴重時，計算機使橙色燈光亮，需要換輥時， 使紅色燈光亮。當然計算機發出的反應還可為其它形式，總之只要計 算機作出反應，使操作人員知悉此時沉沒輥的磨損情況，這樣的各種 反應都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種監測沉沒輥軸套磨損量的方法，帶鋼由爐輥經過爐箅子進入涂鍍鍋，經沉沒輥導向后移出涂鍍鍋，沉沒輥的兩個軸頭上設置有軸套以及與軸套相配合的軸瓦，其特征在于所述監測沉沒輥軸套磨損量的步驟為第一步、在涂鍍鍋上方的爐箅子上安裝一位移傳感器，該位移傳感器檢測與其水平方向平齊的帶鋼部位的水平位置；第二步、在位移傳感器后端設置一位移變送裝置，位移傳感器將測得的帶鋼水平位置信號傳輸給位移變送裝置，位移變送裝置將該信號轉換成帶鋼所測點的水平位移量實測值D；第三步、在位移變送裝置后端設置一計算機系統，位移變送裝置將帶鋼所測點的水平位移量實測值D傳輸給該計算機系統；第四步、所述計算機系統實時地輸出該水平位移量實測值D；計算機系統將該水平位移量實測值D與設置在計算機系統內的設定值進行比較，該設定值為軸套磨損量A某一值所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值y，當D≥y時，計算機系統作出相應的反應；其中y＝f(A)，f(A)函數為當沉沒輥直徑小于爐輥時<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>y</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>k</mi><mfrac> <mrow><mi>d</mi><msqrt> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mi>h</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>h</mi><msqrt> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mfrac> <mrow><mi>d</mi><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>當沉沒輥直徑大于爐輥時<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>y</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>dk</mi><msqrt> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mi>hk</mi> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>h</mi><msqrt> <msup><mi>h</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>h</mi><mo>-</mo><mi>A</mi><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mi>A</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>-</mo> <mi>A</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>d</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>+</mo><mi>d</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>式(1)、式(2)中k磨損之前沉沒輥軸心到位移傳感器的垂直距離，h磨損之前沉沒輥軸心到爐輥軸心的垂直距離，d磨損之前沉沒輥軸心到爐輥軸心的水平距離，R爐輥半徑，r沉沒輥半徑。
2. 根據權利要求1所述的監測沉沒輥軸套磨損量的方法，其特征在于所述軸套磨損量A當其值A二Aq時，此時y=Yq=f (Aq)，當D^Yq時計算機系統作出的反應為危險報警信號；其中Aq為沉沒輥磨 損嚴重進入危險狀態時的磨損量，Yq為軸套磨損量Aq所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值，D為帶鋼所測點水平位移量實測值。
3. 根據權利要求1或2所述的監測沉沒輥軸套磨損量的方法，其 特征在于所述軸套磨損量A當其值A二Ap時，此時y二Yp二f (Ap)， 當D^Yp時計算機系統作出的反應為換輥報警信號；其中Ap為沉沒輥 需要換輥時的磨損量，Yp為軸套磨損量Ap所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值，D為帶鋼所測點水平位移量實測值，且Ap〉Aq。
4. 根據權利要求1所述的監測沉沒輥軸套磨損量的方法，其特征 在于所述計算機系統實時地計算并輸出沉沒輥軸套磨損量A，A:f"(D)。
5. 根據權利要求1所述的監測沉沒輥軸套磨損量的方法，其特征 在于所述位移傳感器通過焊接固定在爐箅子上。
全文摘要
本發明公開了一種監測沉沒輥軸套磨損量的方法，該方法通過在涂鍍鍋上方的爐箅子上安裝一位移傳感器用以檢測帶鋼某點的水平位置，然后通過一位移變送裝置將該信號轉換成帶鋼所測點的水平位移量實測值D，再將該水平位移量實測值D傳輸給該計算機系統，最后計算機系統實時地輸出該水平位移量實測值D，并且計算機系統將該水平位移量實測值D與設置在計算機系統內的設定值進行比較，該設定值為軸套磨損量A某一值所對應的帶鋼所測點水平位移量理論值y，當水平位移量D≥y時，計算機系統作出相應的反應。本發明可準確判斷沉沒輥軸套磨損情況，操作人員根據計算機作出的反應得知沉沒輥軸套磨損的情況，從而合理安排和使用沉沒輥。
文檔編號G01B7/02GK101556136SQ20081003592
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月11日 優先權日2008年4月11日
發明者王建峰, 程傳山, 邢啟宏 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司