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1、设备功能精度检测设备功能精度检测1.评价设备状态完好的标准评价设备状态完好的标准功能功能可靠性可靠性精度精度 效率效率只有良好的设备状只有良好的设备状态（态（功能、精度、可靠功能、精度、可靠性、效率性、效率），），才才能生产好的产品。能生产好的产品。了解设备状态如何，要有科学的管理体系，了解设备状态如何，要有科学的管理体系，也必需先进的检测手段与检测工具。也必需先进的检测手段与检测工具。2.设备功能精度检测原理设备功能精度检测原理R2层流冷却系统488 27524 0006 x 5 500=33 000F1 F2 F3 F4 F5 F6除鳞 1122 000103 3609 000149 06
2、0F7加热炉 大立辊卷取机 1卷取机 236 545151 215R1 定宽压力机切头剪边部加热器除鳞 2精轧机卷取机 33.轧钢设备产线特点轧钢设备产线特点u 高速化、连续化高速化、连续化u 机组串联式排布，产线较长机组串联式排布，产线较长u 设备关联性强设备关联性强u 生产工艺复杂生产工艺复杂u 设备安装精度（位置精度）要求高设备安装精度（位置精度）要求高4.轧钢设备运行精度所带来的主要问题轧钢设备运行精度所带来的主要问题Y 跑偏跑偏Y 板型不良板型不良Y 振动值偏高振动值偏高Y 卷取塔形卷取塔形Y 轧制轴向力轧制轴向力Y 设备异常磨损设备异常磨损Y 产能下降产能下降5.设备功能精度检测设
3、备功能精度检测做什么？做什么？Y 产线产线Y 设备设备Y 部件部件Y 零件零件产线产线 每台设备的空间位置必须符每台设备的空间位置必须符合工艺要求合工艺要求设备设备 每台设备的安装位置满足设每台设备的安装位置满足设计要求，运行轨迹必须符合工艺计要求，运行轨迹必须符合工艺要求。要求。轧机轧机 轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别润滑轴向力轧机窗口对称两片牌坊高差轧辊轴承座装配供油不足油品不良轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊交叉轧辊交叉轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别轧辊轴承烧损事故判别牌坊 对称度 高差轧辊轴承烧
4、损事故判别轧辊轴承烧损事故判别AAL开 档（L）平面度对称度轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查外径千分尺轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查固定座固定座激光传感器激光传感器测量臂测量臂轴承座轴承座轴承座轴承座“固定测量座固定测量座”方案工作原理图方案工作原理图轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查宝钢类似的设备宝钢类似的设备固定测量座固定测量座测量臂测量臂缺点：缺点：不不能进行带辊测量能进行带辊测量需要专用场地需要专用场地需要起重机配合需要起重机配合轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查轴承座轴承座“激光跟踪仪测量激光跟踪仪测量”方案工作原理图方案工作原理图激光跟踪仪激光跟踪仪轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查宝
5、钢类似的工作宝钢类似的工作优点：优点：可带辊测量可带辊测量不需要固定场地不需要固定场地便携、精度高便携、精度高缺点：缺点：环境对测量的影响大环境对测量的影响大投资较大（投资较大（200万）万）检测时间较长检测时间较长人员素质要求高人员素质要求高轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查轴承座轴承座“摄影测量摄影测量”方案工作原理图方案工作原理图专用相机专用相机标志点标志点轧辊轴承座的检查轧辊轴承座的检查“摄影测量摄影测量”方案工作原理图方案工作原理图宝钢内实施的方案宝钢内实施的方案优点：优点：可带辊测量可带辊测量不需要固定场地不需要固定场地便携、精度高便携、精度高环境因素影响小环境因素影响小轧辊轴承座的
6、检查轧辊轴承座的检查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 几何精度、空间位置测量目目的的：利利用用常常规规几几何何量量具具和和专专用用测测量量设设备备，对对设设备备、备备件件的的关关键键尺尺寸寸和和空空间间位位置置进进行行检检查查和和测测量量，保保证证零零部部件件的的互互换换性性、零零部部件件安安装装的的准准确确性性和和机机组组设设备备
7、之之间间空空间间位位置置的的统统一一，从从而而使使设设备备管管理理方方能能够够有有效效的的控控制制设设备备维维修修的的时时间间、把把握握维维修修质质量量，保保证证设设备备和和生生产产线线按设计要求正常运行，能够有效地控制产品质量。按设计要求正常运行，能够有效地控制产品质量。常用的设备精度检测手段常用的设备精度检测手段主要手段几何量具多功能测量仪电子水平仪轴（孔）对中仪激光跟踪仪全站仪工作原理（全站仪、跟踪仪）L 测量精度测量精度 静态：静态：2 ppm 2 ppm 动态：动态：10ppm10ppm角度分辨率角度分辨率：0.14（秒）（秒）长度分辨率：长度分辨率：1 1 m 最大跟踪速度：最大跟
8、踪速度：5m/s5m/s最大跟踪加速度：最大跟踪加速度：2g2g摄影测量仪工作原理（摄影测量）多点交汇测量高精度：相对精度1/120000（0.0012mm/m）非接触测量测量速度快可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）特别适合狭小空间的测量数据率高，可以方便获取大量数据适应性好（被测物尺寸从几十公分到几十米）便携性好 XXXXXXXX年年XXXX月月中中旬旬，某某厂厂更更换换轧轧机机工工作作辊辊时时，发发生生轧轧辊辊无无法法从从辊辊套套拉拉出出的的事事故故，虽虽经经2 2个个多多小小时时的的努努力力，轧轧辊辊最最终终从从辊辊套套中中拉拉出出，但但造造成成非非正正常常停停机机2 2小小时时。事
9、事后后经经测测量量：辊辊套套（孔孔）实实际际尺尺寸寸为为290.30mm290.30mm；轧轧辊辊扁扁头头（轴轴）厚厚度度实实际际尺尺寸寸为为290.00mm290.00mm，均符合要求。，均符合要求。应用案例应用案例1 1290.30 388.30290.30 388.30 290.00 388145.50144.50h1h2失效分析、综合评估目目的的：分分析析已已经经失失效效零零部部件件的的失失效效原原因因，找找出出在在设设备备制制造造、设设备备安安装装、生生产产使使用用、维维护护修修理理等等各各方方面面可可能能产产生生的的问问题题，从从而而制制定定有有效效的的防防范范措措施施，避避免免类
10、类似似失失效效再再次次发生。同时，促进制造和维修工艺的改进、完善。发生。同时，促进制造和维修工艺的改进、完善。通通过过各各种种测测试试和和模模拟拟运运行行等等手手段段，对对设设备备的的综综合合性性能能（使使用用寿寿命命、安安全全性性等等）进进行行评评估估，使使设设备备的的综综合合效益达到最佳效益达到最佳主要手段硬度计显微镜、电镜金属材料成份检验材料试验机应力仪计算机拟合应用案例应用案例情况介绍：情况介绍：某设备传动轴在长期某设备传动轴在长期使用后断裂，新备件更换使用后断裂，新备件更换后使用仅后使用仅8小时又发生断小时又发生断裂事故。两次失效轴的断裂事故。两次失效轴的断口如图口如图，断裂，断裂处
11、处直径直径 155mm。旧轴断口形貌新轴断口形貌图1图2u新轴化学成分的分析表明，材料的成分符合原轴图样设计为新轴化学成分的分析表明，材料的成分符合原轴图样设计为45#钢钢的要求。的要求。u新轴断口的初步观察认定断口较平直，断面较粗糙，具有大面积新轴断口的初步观察认定断口较平直，断面较粗糙，具有大面积脆性断口的特征。脆性断口的特征。u进一步对新轴断口取样进行观察，见图进一步对新轴断口取样进行观察，见图3，4。发现断口的边缘存。发现断口的边缘存在许多疲劳台阶，并且断口圆周方向存在较小的一层疲劳扩展区，在许多疲劳台阶，并且断口圆周方向存在较小的一层疲劳扩展区，瞬断区域较大，占整个断面的瞬断区域较大
12、，占整个断面的90左右。左右。u从使用的时间上分析，此轴上机架使用较短的时间（从使用的时间上分析，此轴上机架使用较短的时间（8个小时）即个小时）即发生断裂失效，说明此轴经过短暂的疲劳扩展过程，随即在较大发生断裂失效，说明此轴经过短暂的疲劳扩展过程，随即在较大的外力作用下发生一次性脆性断裂。的外力作用下发生一次性脆性断裂。图3.动齿条传动轴断口样形貌图4.传动轴断口局部形貌，箭头所指为疲劳扩展区分析对比分析对比：u新旧两件传动轴，它们承受的载荷应该在同一水平新旧两件传动轴，它们承受的载荷应该在同一水平 。u旧轴的瞬断区（见图旧轴的瞬断区（见图1 1中箭头所指部位）很小，这说明动齿条中箭头所指部位
13、）很小，这说明动齿条传动轴的载荷很小传动轴的载荷很小 ，新轴断口却显示，新轴断口却显示“瞬断区瞬断区”甚大。甚大。u据了解，新轴在使用中并未发生冷床卡死或其它设备异常过载据了解，新轴在使用中并未发生冷床卡死或其它设备异常过载情况情况 u甚麽原因？甚麽原因？理化检验：理化检验：u新轴的力学性能指标低于新轴的力学性能指标低于45#45#锻钢，接锻钢，接近于近于45#45#铸钢的标准要求。铸钢的标准要求。u根据图根据图3 3显示的轴断口心部疑似铸造缩显示的轴断口心部疑似铸造缩松缺陷和放射状的断裂特征，我们认为松缺陷和放射状的断裂特征，我们认为该轴是铸钢材质，并且在断口部位原先该轴是铸钢材质，并且在断
14、口部位原先存在因铸造缺陷和铸造应力、热处理应存在因铸造缺陷和铸造应力、热处理应力导致的与工件轴线基本垂直的横向内力导致的与工件轴线基本垂直的横向内裂，亦被称之为蘑菇（裂，亦被称之为蘑菇（MushroomMushroom）型内）型内裂缺陷。裂缺陷。u超声波检测确认：旧轴材质为锻钢，超声波检测确认：旧轴材质为锻钢，新轴材质为新轴材质为45#45#铸钢。铸钢。新轴心部裂纹形貌结论：结论：新的传动轴采取了以铸代锻的工艺，用新的传动轴采取了以铸代锻的工艺，用45#45#钢水铸成了传动轴坯。钢水铸成了传动轴坯。根据传动轴的载荷特性，正常情况下，铸钢传动轴的强度足以满足根据传动轴的载荷特性，正常情况下，铸钢
15、传动轴的强度足以满足一般的使用条件一般的使用条件 。但该铸件未经工序和成品的无损检测（但该铸件未经工序和成品的无损检测（NDTNDT），未能发现工件内），未能发现工件内部的严重铸造缺陷部的严重铸造缺陷Mushroom FlawMushroom Flaw。该轴使用后，在内裂的轴向位置形成应力高度集中。该轴使用后，在内裂的轴向位置形成应力高度集中。工作状态下，轴的外表面就开始了疲劳发展，形成一种少见的工作状态下，轴的外表面就开始了疲劳发展，形成一种少见的应力极度集中的低外力、低周次的疲劳断裂状态。因此，在使用短应力极度集中的低外力、低周次的疲劳断裂状态。因此，在使用短短的短的8 8小时后，即发生了
16、传动轴的断裂失效。小时后，即发生了传动轴的断裂失效。设备精度检测工作在设备管理中的作用设备精度检测工作在设备管理中的作用1.1.设备制设备制设备制设备制造加工质量控制造加工质量控制造加工质量控制造加工质量控制2.2.备件采购质量把关备件采购质量把关备件采购质量把关备件采购质量把关3.3.产线建设安装质量监检产线建设安装质量监检产线建设安装质量监检产线建设安装质量监检4.4.预报设备安全隐患，把握设备运行状态预报设备安全隐患，把握设备运行状态预报设备安全隐患，把握设备运行状态预报设备安全隐患，把握设备运行状态5.5.设备维修时机确定与维修质量检验设备维修时机确定与维修质量检验设备维修时机确定与维
17、修质量检验设备维修时机确定与维修质量检验6.6.设备失效原因分析及整改措施制定设备失效原因分析及整改措施制定设备失效原因分析及整改措施制定设备失效原因分析及整改措施制定7.7.提供设备报废判定依据提供设备报废判定依据提供设备报废判定依据提供设备报废判定依据8.8.设备利旧改制技术支持设备利旧改制技术支持设备利旧改制技术支持设备利旧改制技术支持9.9.支撑科研技改项目实施支撑科研技改项目实施支撑科研技改项目实施支撑科研技改项目实施10.10.协助质量异议及贸易问题的解决协助质量异议及贸易问题的解决协助质量异议及贸易问题的解决协助质量异议及贸易问题的解决 对设备管理提供一生化服务加工加工制造制造A
18、检检建设建设安装安装监检监检在役在役运行运行检测检测维护维护修理修理检测检测失效失效报废报废评估评估利旧利旧改制改制检测检测检测技术宝钢如何进行设备检测工作宝钢如何进行设备检测工作 设备出厂前检测（A检与验收，把控质量）材质、焊接质量、铸造及锻造质量、机加工质量、热处理质量、缺陷修复质量检测、加工制造精度与装配精度检测加工制造加工制造某某工工程程派派出出680组组次次设设备备A检检，发发现现重重大大质质量量隐隐患患142项项，其其中中80项项属属于于铸铸锻锻件件原原材材料料或或焊焊接接超超标标缺缺陷陷，18项项属属于于制制造造厂厂漏漏检检，其其他他处处于于合合格格与与否否的的临临界界值值。这这
19、种种A检检方方式式有有利利于于设设备备采采购购管管理理优优化化和和制制造造产产品品质质量量提提升升，从从而而保保证证工工期期、质质量量，避避免免设设备备发发往往用用户户后后再再返返修修，延延误误工工期期，同同时时，又又能能较较少少设设备备运运行行中中的的故故障障发发生率。生率。设备投产运行前检测（A检与验收）设备安装质量检测验收、产线整体安装空间精度检测验收、设备原始数据信息积累检测建设安装 某某加加热热炉炉建建设设工工程程，炉炉辊辊振振动动测测试试中中发发现现有有超超过过1/3炉炉辊辊振振动动量量超超标标，通通过过辊辊系系空空间间精精度度检检测测技技术术应应用用，发发现现有有50%炉炉辊辊的
20、的安安装装精精度度超超标标。按按检检测测数数据据重重新新调调整整后后，炉炉辊辊振振动动值值100达达标标，冷冷负负荷荷试试车车和和热热负负荷荷试试车车阶阶段段均均顺顺利利达达到到设设计计速速度度800m/min。20102010年年，热热轧轧轧轧辊辊进进行行磨磨后后表表面面波波检检测测，累累计计检检测测59725972支支次次，发发现现裂裂纹纹缺缺陷陷轧轧辊辊369369支支。避避免免上上机机产产生生大大小小事事故故，避避免免经经济济损损失失40004000多万元。多万元。在役设备跟踪检测（提前把握设备状态）a)保证设备运行精度，保证产品质量；b)解决设备存在问题，提高设备可靠性；c)跟踪缺陷
21、发展，确定维修策略；在役运行在役运行 某某冷冷轧轧连连退退机机组组发发生生炉炉内内带带钢钢跑跑偏偏及及带带钢钢单单边边浪浪，经经检检测测发发现现设设备备运运行行精精度度问问题题。根根据据检检测测结结果果对对设设备备运运行行精精度度进进行行恢恢复复，问题消除。问题消除。在役运行l入口入口l出口出口l传动侧传动侧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
22、.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00l0.00 设备维护修理中检测（恢复设备状态，保证产品质量）对故障设备提供修复数据和方案，对维护修理的设备精确复位等减速箱减速箱分配器分配器安全联轴器安全联轴器0.10mm大型连接轴安装指导大型连接轴安装指导维护修理维护修理维护修理维护修理抢修中抢修中材料成材料成分确认分确认 设备失效后检测查失效状态(内部构造、缺陷范围);查事故原因；采取措施避免同类失效；如属于质量事故则为用户要求索赔提供
23、第三方检测依据失效报废某设备更换主传动轴后，在短时间（某设备更换主传动轴后，在短时间（8h）发生失效（断裂）。通过对设计参数、材）发生失效（断裂）。通过对设计参数、材料性能、料性能、加工工艺加工工艺 使用工况的分析，发现主传动轴的加工工艺存在问题，致使主传使用工况的分析，发现主传动轴的加工工艺存在问题，致使主传动轴发生短期失效。根据失效分析结果，对同批次（动轴发生短期失效。根据失效分析结果，对同批次（12根）产品进行检测，发现其中根）产品进行检测，发现其中8根存在相同问题。在换下这批主轴的同时，向制造厂提出索赔，得到赔付。根存在相同问题。在换下这批主轴的同时，向制造厂提出索赔，得到赔付。建立拥
24、有轧辊改制检测规程建立拥有轧辊改制检测规程高速钢轧辊改制检测大纲高速钢轧辊改制检测大纲、轧辊改制条件轧辊改制条件宝钢股份黄石涂镀板厂锻钢支承辊改制检测条件宝钢股份黄石涂镀板厂锻钢支承辊改制检测条件 2008-2011 2008-2011年，已完成年，已完成3030支轧辊改制并投用支轧辊改制并投用 直接降本直接降本16001600多万元。多万元。利旧改制利旧改制设备运行精度（产线）检测设备运行精度（产线）检测基本原理基本原理2008年，国家年，国家“863计划计划”先进制造技术领域先进制造技术领域“精密精密测量技术与装置测量技术与装置”项目中有一个研究方向：项目中有一个研究方向：“大尺寸空间大尺
25、寸空间坐标测量技术坐标测量技术”。其主要研究内容是：针对重大装备制造。其主要研究内容是：针对重大装备制造领域的精密测量需求，研制组合测量体制下的大尺寸空间领域的精密测量需求，研制组合测量体制下的大尺寸空间坐标测量系统。攻克大型工件整体尺寸大与局部空间复杂、坐标测量系统。攻克大型工件整体尺寸大与局部空间复杂、细节分辨率高之间的矛盾，突破高精度自主测量终端、大细节分辨率高之间的矛盾，突破高精度自主测量终端、大范围全局精密测量控制站等关键技术，提高大尺度、超大范围全局精密测量控制站等关键技术，提高大尺度、超大尺度空间测量范围和精度。尺度空间测量范围和精度。技术指标：技术指标：适用于工业现场测量使用，
26、具有配置灵活、柔性和适用于工业现场测量使用，具有配置灵活、柔性和适应性好的特点；适应性好的特点；测量范围测量范围 ：60m40m20m（长（长宽宽高）高）系统分辨率：系统分辨率：0.01mm测量精度测量精度 ：0.025mm全局精度全局精度 ：0.02mm/m空间位置精度检测技术方案：空间位置精度检测技术方案：将全站仪、激光动态跟踪仪、常规几何量具进行有机组将全站仪、激光动态跟踪仪、常规几何量具进行有机组合，用高精度全站仪进行全局精度控制（合，用高精度全站仪进行全局精度控制（5001000m）、用）、用激光动态跟踪仪进行局部精度控制（激光动态跟踪仪进行局部精度控制（50m）、用常规几何）、用常
27、规几何量具控制细节精度（量具控制细节精度（2m），实现整个产线设备空间位置的），实现整个产线设备空间位置的高精度检测。高精度检测。全局精度：全局精度：0.05mm/m绝对精度：绝对精度：0.02mm全站仪跟踪仪 运用运用大范围空间精度检测大范围空间精度检测技术，实现对技术，实现对包括开卷、剪切、轧机包括开卷、剪切、轧机、工工艺段（炉、槽）艺段（炉、槽）、辊、辊系系、卷取等重要设备机组中心线卷取等重要设备机组中心线的校核的校核与调整与调整，从而从而避免带钢跑偏、避免带钢跑偏、镰刀弯镰刀弯、板型不均、卷、板型不均、卷取错边取错边等产品质量问题，等产品质量问题，确保确保产品质量。产品质量。解决的问题解决的问题安装精度（检修复位）安装精度（检修复位）设备产能提升设备产能提升带钢跑偏带钢跑偏板型控制（边浪）板型控制（边浪）轴承烧损（轧辊轴向力控制）轴承烧损（轧辊轴向力控制）衬板异常磨损衬板异常磨损剪切质量控制剪切质量控制卷取塔形卷取塔形 设备振动值减小设备振动值减小 故障点查找故障点查找张拥军：张拥军：演讲完毕，谢谢观看！