設備功能精度檢測

1、設備功能精度檢測設備功能精度檢測張擁軍張擁軍陳曉東陳曉海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司上海金藝檢測技術有限公司上海金藝檢測技術有限公司1. 評價設備狀態(tài)完好的標準評價設備狀態(tài)完好的標準功能功能可靠性可靠性精度精度 效率效率只有良好的設備狀只有良好的設備狀態(tài)（態(tài)（功能、精度、可靠功能、精度、可靠性、效率性、效率），），才才能生產好的產品。能生產好的產品。了解設備狀態(tài)如何，要有科學的管理體系，了解設備狀態(tài)如何，要有科學的管理體系，也必需先進的檢測手段與檢測工具。也必需先進的檢測手段與檢測工具。2. 設備功能精度檢測原理設備功能精度檢測原理R2層流冷卻

2、系統(tǒng)488 27524 0006 x 5 500 = 33 000F1 F2 F3 F4 F5 F6除鱗 1122 000103 3609 000149 060F7加熱爐 大立輥卷取機 1卷取機 236 545151 215R1 定寬壓力機切頭剪邊部加熱器除鱗 2精軋機卷取機 33. 軋鋼設備產線特點軋鋼設備產線特點u 高速化、連續(xù)化高速化、連續(xù)化u 機組串聯(lián)式排布，產線較長機組串聯(lián)式排布，產線較長u 設備關聯(lián)性強設備關聯(lián)性強u 生產工藝復雜生產工藝復雜u 設備安裝精度（位置精度）要求高設備安裝精度（位置精度）要求高4. 軋鋼設備運行精度所帶來的主要問題軋鋼設備運行精度所帶來的主要問題Y 跑偏

3、跑偏Y 板型不良板型不良Y 振動值偏高振動值偏高Y 卷取塔形卷取塔形Y 軋制軸向力軋制軸向力Y 設備異常磨損設備異常磨損Y 產能下降產能下降5. 設備功能精度檢測設備功能精度檢測做什么？做什么？Y 產線產線Y 設備設備Y 部件部件Y 零件零件產線產線 每臺設備的空間位置必須符每臺設備的空間位置必須符合工藝要求合工藝要求設備設備 每臺設備的安裝位置滿足設每臺設備的安裝位置滿足設計要求，運行軌跡必須符合工藝計要求，運行軌跡必須符合工藝要求。要求。軋機軋機 軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別潤滑軸向力軋機窗口對稱兩片牌坊高差軋輥軸承座裝配供油不足油品不良

4、軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別軋輥交叉軋輥交叉軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別牌坊 對稱度 高差軋輥軸承燒損事故判別軋輥軸承燒損事故判別AAL開 檔（L）平面度對稱度軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查外徑千分尺軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查固定座固定座激光傳感器激光傳感器測量臂測量臂軸承座軸承座軸承座軸承座“固定測量座固定測量座”方案工作原理圖方案工作原理圖軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查寶鋼類似的設備寶鋼類似的設備固定測量座固定測量座測量臂測量臂缺點：缺點：不不能進行帶輥測量能進行帶輥測量需要專用場地需要專用場地需要起重機配合需要起重

5、機配合軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查軸承座軸承座“激光跟蹤儀測量激光跟蹤儀測量”方案工作原理圖方案工作原理圖激光跟蹤儀激光跟蹤儀軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查寶鋼類似的工作寶鋼類似的工作優(yōu)點：優(yōu)點：可帶輥測量可帶輥測量不需要固定場地不需要固定場地便攜、精度高便攜、精度高缺點：缺點：環(huán)境對測量的影響大環(huán)境對測量的影響大投資較大（投資較大（200萬）萬）檢測時間較長檢測時間較長人員素質要求高人員素質要求高軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查軸承座軸承座“攝影測量攝影測量”方案工作原理圖方案工作原理圖專用相機專用相機標志點標志點軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查“攝影測量攝影測量”方案工作原理圖方案工

6、作原理圖寶鋼內實施的方案寶鋼內實施的方案優(yōu)點：優(yōu)點：可帶輥測量可帶輥測量不需要固定場地不需要固定場地便攜、精度高便攜、精度高環(huán)境因素影響小環(huán)境因素影響小軋輥軸承座的檢查軋輥軸承座的檢查X1X2X3X4X5Y1-0.10 -0.15 -0.20 -0.18 -0.13 Y2-0.12 -0.16 -0.22 -0.16 -0.11 Y1-0.14 -0.18 -0.22 -0.16 -0.11 Y2-0.13 -0.17 -0.21 -0.15 -0.10 Y1-0.10 -0.15 -0.19 -0.17 -0.10 幾何精度、空間位置測量目的：利用常規(guī)幾何量具和專用測量設備，對設備、目的：利

7、用常規(guī)幾何量具和專用測量設備，對設備、備件的關鍵尺寸和空間位置進行檢查和測量，保證零備件的關鍵尺寸和空間位置進行檢查和測量，保證零部件的互換性、零部件安裝的準確性和機組設備之間部件的互換性、零部件安裝的準確性和機組設備之間空間位置的統(tǒng)一，從而使設備管理方能夠有效的控制空間位置的統(tǒng)一，從而使設備管理方能夠有效的控制設備維修的時間、把握維修質量，保證設備和生產線設備維修的時間、把握維修質量，保證設備和生產線按設計要求正常運行，能夠有效地控制產品質量。按設計要求正常運行，能夠有效地控制產品質量。常用的設備精度檢測手段常用的設備精度檢測手段主要手段幾何量具多功能測量儀電子水平儀軸（孔）對中儀激光跟蹤儀

8、全站儀工作原理（全站儀、跟蹤儀） L 測量精度測量精度 靜態(tài)：靜態(tài)：2 ppm 2 ppm 動態(tài)：動態(tài)：10ppm10ppm角度分辨率角度分辨率：0.14（秒）（秒）長度分辨率：長度分辨率： 1 1 m 最大跟蹤速度：最大跟蹤速度：5m/s5m/s最大跟蹤加速度：最大跟蹤加速度：2g2g攝影測量儀工作原理（攝影測量）多點交匯測量高精度：相對精度1/120000（0.0012mm/m）非接觸測量測量速度快可以在不穩(wěn)定的環(huán)境中測量（溫度，震動）特別適合狹小空間的測量數(shù)據(jù)率高，可以方便獲取大量數(shù)據(jù)適應性好（被測物尺寸從幾十公分到幾十米）便攜性好 XXXXXXXX年年XXXX月中旬，某廠更換軋機工作輥

9、時，月中旬，某廠更換軋機工作輥時，發(fā)生軋輥無法從輥套拉出的事故，雖經發(fā)生軋輥無法從輥套拉出的事故，雖經2 2個多小個多小時的努力，軋輥最終從輥套中拉出，但造成非正時的努力，軋輥最終從輥套中拉出，但造成非正常停機常停機2 2小時。事后經測量：輥套（孔）實際尺小時。事后經測量：輥套（孔）實際尺寸為寸為290.30mm290.30mm；軋輥扁頭（軸）厚度實際尺寸為；軋輥扁頭（軸）厚度實際尺寸為290.00mm290.00mm，均符合要求。，均符合要求。應用案例應用案例1 1290.30 388.30290.30 388.30 290.00 388145.50144.50h1h2失效分析、綜合評估目的

10、：分析已經失效零部件的失效原因，找出在設備制目的：分析已經失效零部件的失效原因，找出在設備制造、設備安裝、生產使用、維護修理等各方面可能產生造、設備安裝、生產使用、維護修理等各方面可能產生的問題，從而制定有效的防范措施，避免類似失效再次的問題，從而制定有效的防范措施，避免類似失效再次發(fā)生。同時，促進制造和維修工藝的改進、完善。發(fā)生。同時，促進制造和維修工藝的改進、完善。 通過各種測試和模擬運行等手段，對設備的綜合通過各種測試和模擬運行等手段，對設備的綜合性能（使用壽命、安全性等）進行評估，使設備的綜合性能（使用壽命、安全性等）進行評估，使設備的綜合效益達到最佳效益達到最佳主要手段硬度計顯微鏡、

11、電鏡金屬材料成份檢驗材料試驗機應力儀計算機擬合應用案例應用案例情況介紹：情況介紹： 某設備傳動軸在長期某設備傳動軸在長期使用后斷裂，新備件更換使用后斷裂，新備件更換后使用僅后使用僅8小時又發(fā)生斷小時又發(fā)生斷裂事故。兩次失效軸的斷裂事故。兩次失效軸的斷口如圖口如圖，斷裂處直徑，斷裂處直徑 155mm。舊軸斷口形貌新軸斷口形貌圖1圖2u新軸化學成分的分析表明，材料的成分符合原軸圖樣設計為新軸化學成分的分析表明，材料的成分符合原軸圖樣設計為45#鋼的要求。鋼的要求。u新軸斷口的初步觀察認定斷口較平直，斷面較粗糙，具有大面積新軸斷口的初步觀察認定斷口較平直，斷面較粗糙，具有大面積脆性斷口的特征。脆性斷

12、口的特征。u進一步對新軸斷口取樣進行觀察，見圖進一步對新軸斷口取樣進行觀察，見圖3，4。發(fā)現(xiàn)斷口的邊緣存。發(fā)現(xiàn)斷口的邊緣存在許多疲勞臺階，并且斷口圓周方向存在較小的一層疲勞擴展區(qū)，在許多疲勞臺階，并且斷口圓周方向存在較小的一層疲勞擴展區(qū)，瞬斷區(qū)域較大，占整個斷面的瞬斷區(qū)域較大，占整個斷面的90左右。左右。u從使用的時間上分析，此軸上機架使用較短的時間（從使用的時間上分析，此軸上機架使用較短的時間（8個小時）個小時）即發(fā)生斷裂失效，說明此軸經過短暫的疲勞擴展過程，隨即在較即發(fā)生斷裂失效，說明此軸經過短暫的疲勞擴展過程，隨即在較大的外力作用下發(fā)生一次性脆性斷裂。大的外力作用下發(fā)生一次性脆性斷裂。

13、圖3.動齒條傳動軸斷口樣形貌圖4.傳動軸斷口局部形貌，箭頭所指為疲勞擴展區(qū)分析對比分析對比：u新舊兩件傳動軸，它們承受的載荷應該在同一水平新舊兩件傳動軸，它們承受的載荷應該在同一水平 。u舊軸的瞬斷區(qū)（見圖舊軸的瞬斷區(qū)（見圖1 1中箭頭所指部位）很小，這說明動齒條中箭頭所指部位）很小，這說明動齒條傳動軸的載荷很小傳動軸的載荷很小 ，新軸斷口卻顯示，新軸斷口卻顯示“瞬斷區(qū)瞬斷區(qū)”甚大。甚大。 u據(jù)了解，新軸在使用中并未發(fā)生冷床卡死或其它設備異常過據(jù)了解，新軸在使用中并未發(fā)生冷床卡死或其它設備異常過載情況載情況 u甚麼原因？甚麼原因？ 理化檢驗：理化檢驗：u新軸的力學性能指標低于新軸的力學性能指標

14、低于45#45#鍛鋼，接鍛鋼，接近于近于45#45#鑄鋼的標準要求。鑄鋼的標準要求。u根據(jù)圖根據(jù)圖3 3顯示的軸斷口心部疑似鑄造縮顯示的軸斷口心部疑似鑄造縮松缺陷和放射狀的斷裂特征，我們認為松缺陷和放射狀的斷裂特征，我們認為該軸是鑄鋼材質，并且在斷口部位原先該軸是鑄鋼材質，并且在斷口部位原先存在因鑄造缺陷和鑄造應力、熱處理應存在因鑄造缺陷和鑄造應力、熱處理應力導致的與工件軸線基本垂直的橫向內力導致的與工件軸線基本垂直的橫向內裂，亦被稱之為蘑菇（裂，亦被稱之為蘑菇（MushroomMushroom）型內）型內裂缺陷。裂缺陷。u超聲波檢測確認：舊軸材質為鍛鋼，超聲波檢測確認：舊軸材質為鍛鋼，新軸材

15、質為新軸材質為45#45#鑄鋼。鑄鋼。 新軸心部裂紋形貌結論：結論： 新的傳動軸采取了以鑄代鍛的工藝，用新的傳動軸采取了以鑄代鍛的工藝，用45#45#鋼水鑄成了傳動軸坯。鋼水鑄成了傳動軸坯。根據(jù)傳動軸的載荷特性，正常情況下，鑄鋼傳動軸的強度足以滿足根據(jù)傳動軸的載荷特性，正常情況下，鑄鋼傳動軸的強度足以滿足一般的使用條件一般的使用條件 。 但該鑄件未經工序和成品的無損檢測（但該鑄件未經工序和成品的無損檢測（NDTNDT），未能發(fā)現(xiàn)工件內），未能發(fā)現(xiàn)工件內部的嚴重鑄造缺陷部的嚴重鑄造缺陷Mushroom FlawMushroom Flaw。 該軸使用后，在內裂的軸向位置形成應力高度集中。該軸使用后

16、，在內裂的軸向位置形成應力高度集中。 工作狀態(tài)下，軸的外表面就開始了疲勞發(fā)展，形成一種少見的工作狀態(tài)下，軸的外表面就開始了疲勞發(fā)展，形成一種少見的應力極度集中的低外力、低周次的疲勞斷裂狀態(tài)。因此，在使用短應力極度集中的低外力、低周次的疲勞斷裂狀態(tài)。因此，在使用短短的短的8 8小時后，即發(fā)生了傳動軸的斷裂失效。小時后，即發(fā)生了傳動軸的斷裂失效。設備精度檢測工作在設備管理中的作用設備精度檢測工作在設備管理中的作用 對設備管理提供一生化服務加工加工制造制造A檢檢建設建設安裝安裝監(jiān)檢監(jiān)檢在役在役運行運行檢測檢測維護維護修理修理檢測檢測失效失效報廢報廢評估評估利舊利舊改制改制檢測檢測檢測技術寶鋼如何進行

17、設備檢測工作寶鋼如何進行設備檢測工作 設備出廠前檢測（A檢與驗收，把控質量）材質、焊接質量、鑄造及鍛造質量、機加工質量、熱處理質量、缺陷修復質量檢測、加工制造精度與裝配精度檢測加工制造加工制造某工程派出某工程派出680組次設組次設備備A檢，發(fā)現(xiàn)重大質量檢，發(fā)現(xiàn)重大質量隱患隱患142項，其中項，其中80項項屬于鑄鍛件原材料或焊屬于鑄鍛件原材料或焊接超標缺陷，接超標缺陷，18項屬于項屬于制造廠漏檢，其他處于制造廠漏檢，其他處于合格與否的臨界值。這合格與否的臨界值。這種種A檢方式有利于設備檢方式有利于設備采購管理優(yōu)化和制造產采購管理優(yōu)化和制造產品質量提升，從而保證品質量提升，從而保證工期、質量，避免

18、設備工期、質量，避免設備發(fā)往用戶后再返修，延發(fā)往用戶后再返修，延誤工期，同時，又能較誤工期，同時，又能較少設備運行中的故障發(fā)少設備運行中的故障發(fā)生率。生率。 設備投產運行前檢測（A檢與驗收）設備安裝質量檢測驗收、產線整體安裝空間精度檢測驗收、設備原始數(shù)據(jù)信息積累檢測建設安裝 某加熱爐建設工程，爐輥某加熱爐建設工程，爐輥振動測試中發(fā)現(xiàn)有超過振動測試中發(fā)現(xiàn)有超過1/3爐輥爐輥振動量超標，通過輥系空間精振動量超標，通過輥系空間精度檢測技術應用，發(fā)現(xiàn)有度檢測技術應用，發(fā)現(xiàn)有50%爐輥的安裝精度超標。按檢測爐輥的安裝精度超標。按檢測數(shù)據(jù)重新調整后，爐輥振動值數(shù)據(jù)重新調整后，爐輥振動值100達標，冷負荷試

19、車和熱負達標，冷負荷試車和熱負荷試車階段均順利達到設計速荷試車階段均順利達到設計速度度800m/min。20102010年，熱軋軋輥年，熱軋軋輥進行磨后表面波檢進行磨后表面波檢測，累計檢測測，累計檢測59725972支次，發(fā)現(xiàn)裂紋缺支次，發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷軋輥陷軋輥369369支。避支。避免上機產生大小事免上機產生大小事故，避免經濟損失故，避免經濟損失40004000多萬元。多萬元。 在役設備跟蹤檢測（提前把握設備狀態(tài)） a)保證設備運行精度，保證產品質量； b)解決設備存在問題，提高設備可靠性； c)跟蹤缺陷發(fā)展，確定維修策略；在役運行在役運行 某冷軋連退某冷軋連退機組發(fā)生爐內帶機組發(fā)生爐內帶鋼跑

20、偏及帶鋼單鋼跑偏及帶鋼單邊浪，經檢測發(fā)邊浪，經檢測發(fā)現(xiàn)設備運行精度現(xiàn)設備運行精度問題。根據(jù)檢測問題。根據(jù)檢測結果對設備運行結果對設備運行精度進行恢復，精度進行恢復，問題消除。問題消除。 在役運行l(wèi)入口入口l出口出口l傳動側傳動側l+0.05l+0.16l+0.06l+0.07l+0.46l-0.04l+0.31l+0.04l-0.08l+0.11l-0.09l-0.21l-0.64l+0.06l+0.02l+0.07l-0.18l-0.68l-0.72l+0.19l-3.18l+0.56l+0.98l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.

21、00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00 設備維護修理中檢測（恢復設備狀態(tài)，保證產品質量）對故障設備提供修復數(shù)據(jù)和方案，對維護修理的設備精確復位等減速箱減速箱分配器分配器安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器0.10mm大型連接軸安裝指導大型連接軸安裝指導維護修理維護修理維護修理維護修理搶修中搶修中材料成材料成分確認分確認0.00100.0070 (mm)D: -mm H: -%0.00100.0070 (mm)D: -mm H: -% 設備失效后檢測查失效狀態(tài)(內部構造、缺陷范圍);查事故原因；采取措施避免同類失效；

22、如屬于質量事故則為用戶要求索賠提供第三方檢測依據(jù)失效報廢某設備更換主傳動軸后，在短時間（某設備更換主傳動軸后，在短時間（8h）發(fā)生失效（斷裂）。通過對設計參數(shù)、材）發(fā)生失效（斷裂）。通過對設計參數(shù)、材料性能、料性能、加工工藝加工工藝 使用工況的分析，發(fā)現(xiàn)主傳動軸的加工工藝存在問題，致使主傳使用工況的分析，發(fā)現(xiàn)主傳動軸的加工工藝存在問題，致使主傳動軸發(fā)生短期失效。根據(jù)失效分析結果，對同批次（動軸發(fā)生短期失效。根據(jù)失效分析結果，對同批次（12根）產品進行檢測，發(fā)現(xiàn)其根）產品進行檢測，發(fā)現(xiàn)其中中8根存在相同問題。在換下這批主軸的同時，向制造廠提出索賠，得到賠付。根存在相同問題。在換下這批主軸的同時，

23、向制造廠提出索賠，得到賠付。建立擁有軋輥改制檢測規(guī)程建立擁有軋輥改制檢測規(guī)程高速鋼軋輥改制檢測大綱高速鋼軋輥改制檢測大綱、軋輥改制條件軋輥改制條件寶鋼股份黃石涂鍍板廠鍛鋼支承輥改制檢測條件寶鋼股份黃石涂鍍板廠鍛鋼支承輥改制檢測條件 2008-2011 2008-2011年，已完成年，已完成3030支軋輥改制并投用支軋輥改制并投用 直接降本直接降本16001600多萬元。多萬元。 利舊改制利舊改制設備運行精度（產線）檢測設備運行精度（產線）檢測基本原理基本原理2008年，國家年，國家“863計劃計劃”先進制造技術領域先進制造技術領域“精精密測量技術與裝置密測量技術與裝置”項目中有一個研究方向：項目中有一個研究方向：“大尺寸空大尺寸空間坐標測量技術間坐標測量技術”。其主要研究內容是：針對重大裝備制。其主要研究內容是：針對重大裝備制造領域的精密測量需求，研制造領域的精密測量需求，研制組合測量體制下組合測量體制下的大尺寸空的大尺寸空間坐標測量系統(tǒng)。攻克大型工件間坐標測量系統(tǒng)。攻克大型工件整體尺寸大與局部空間復整體尺寸大與局部空間復雜雜、細節(jié)分辨率高之間的矛盾，突破高精度自主測量終端、細節(jié)分辨率高之間的矛盾，突破高精度自主測量終端、大范圍全局精密測量控制站等關鍵技術，提高大尺度、超大范圍全局精密測量控制站等關鍵技術，提高大尺度、超大尺度空間測量范圍和精度。大尺度