冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷及處理措施

崔偉 曹靜

摘 要：冶煉行業(yè)作為重工業(yè)和基礎(chǔ)原材料工業(yè)，直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行。中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)如何可持續(xù)發(fā)展，如何由鋼鐵大國(guó)發(fā)展成為鋼鐵強(qiáng)國(guó)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定起著極其重要的作用。而其冶煉機(jī)械設(shè)備在鋼鐵生產(chǎn)中起著不可替代的作用，如何維護(hù)鋼鐵機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行，是鋼鐵企業(yè)非常關(guān)注的問(wèn)題，下文就鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀展開(kāi)分析，并提出了關(guān)于冶煉設(shè)備故障的處理建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：冶煉；機(jī)械設(shè)備；故障診斷；處理措施

1鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀

在最近幾年，我國(guó)的鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展速度很快，而且和一些相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)在鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷方面，不僅研發(fā)出了很多種功能齊全的監(jiān)測(cè)設(shè)備，而且還創(chuàng)新了現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段，這些科技成果在很多發(fā)達(dá)國(guó)家都有所應(yīng)用。關(guān)于我國(guó)鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷的研究較晚，其故障診斷技術(shù)是從二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的。后來(lái)，我國(guó)的科技水平不斷提高，一種故障診斷系統(tǒng)被提出，并成為了保證重要設(shè)備正常運(yùn)行的軟件，在此背景下，我國(guó)的智能專家故障診斷技術(shù)得到了很大的發(fā)展，并得到了廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中，普遍應(yīng)用的是發(fā)展最成熟的鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)已經(jīng)有二十多種，而且基本功能都比較全面，都為設(shè)備的正常運(yùn)行提供了保障。設(shè)備故障診斷技術(shù)綜合性較強(qiáng)，其融合了多個(gè)學(xué)科，各個(gè)學(xué)科之間的融合和促進(jìn)，共同推動(dòng)了我國(guó)鋼鐵冶煉行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

2鋼鐵冶煉機(jī)械故障診斷方法

2.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的診斷方法

在機(jī)械設(shè)備故障診斷中該方法主要是在數(shù)學(xué)模型的診斷計(jì)算前提下，與鋼鐵冶煉相關(guān)原理及理論知識(shí)進(jìn)行充分結(jié)合，應(yīng)用等價(jià)空間方程、參數(shù)模型估計(jì)技術(shù)、Luenberger觀測(cè)器以及Kalman濾波器等多種先進(jìn)工藝進(jìn)行整個(gè)設(shè)備的故障診斷分析。除此之外，該方法在具體應(yīng)用中需與整個(gè)控制系統(tǒng)操作相結(jié)合，形成集合運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷以及系統(tǒng)修復(fù)為一體的流程。該診斷方法對(duì)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建提出了較高的精確度要求，否則將直接影響機(jī)械設(shè)備具體診斷的精確度與結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2信號(hào)處理的診斷方法

該診斷方法主要是通過(guò)對(duì)冶煉機(jī)械設(shè)備運(yùn)用中產(chǎn)生的特定信號(hào)信息給予處理與分析，從而合理準(zhǔn)確判斷機(jī)械設(shè)備的異常信號(hào)及具體特征等，確定故障具體類(lèi)型。例如鋼鐵冶煉機(jī)械過(guò)程中，速度及溫度傳感器分別負(fù)責(zé)接收速度信號(hào)及溫度信號(hào)，因此該診斷方法能夠監(jiān)測(cè)并分析速度信號(hào)及溫度信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)營(yíng)中是否存在問(wèn)題與故障?，F(xiàn)階段故障信號(hào)診斷法中常用的幾種是：譜分析法、時(shí)間序列特征提取法以及自適應(yīng)信號(hào)處理法等。該故障診斷法與數(shù)學(xué)模型法相比較，適應(yīng)能力較強(qiáng)，不會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)模型的建立產(chǎn)生依賴。

2.3人工智能基礎(chǔ)上的設(shè)備故障診斷方法

在我國(guó)數(shù)學(xué)建模發(fā)展速度不斷加快的背景下，人工智能判斷的設(shè)備故障診斷方法得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果，獲得了人們的好評(píng)。這種診斷技術(shù)，需要對(duì)那些較為復(fù)雜的設(shè)備建立數(shù)學(xué)模型，因此這一診斷技術(shù)給相關(guān)工作人員提供了方便。人工智能基礎(chǔ)上的設(shè)備故障診斷方法主要運(yùn)用了模糊數(shù)學(xué)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)理論，即使在較為復(fù)雜和體型較大的設(shè)備診斷中應(yīng)用效果也很理想。

3常見(jiàn)設(shè)備故障的處理措施

3.1轉(zhuǎn)子不平衡的處理措施

冶煉設(shè)備的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)，其每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)均會(huì)產(chǎn)生離心力，當(dāng)離心力之間不平衡時(shí)，這種離心力就不會(huì)相互抵消，最終使離心力存在不平衡的情況。在實(shí)際工作中，要通過(guò)頻譜圖來(lái)展示轉(zhuǎn)子不平衡情況，在對(duì)比較新的設(shè)備進(jìn)行處理的過(guò)程中，要綜合考慮多種因素的作用，如果剛性轉(zhuǎn)子振動(dòng)出現(xiàn)問(wèn)題，需要明確轉(zhuǎn)子最大速度，并對(duì)不同轉(zhuǎn)子的速度進(jìn)行比較，然后再得出一個(gè)科學(xué)和合理的結(jié)論，對(duì)相位進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分，從而找到設(shè)備異常振動(dòng)的根本原因。當(dāng)找出導(dǎo)致設(shè)備異常診斷的原因之后，要針對(duì)性的對(duì)這些因素進(jìn)行處理和控制。在實(shí)際工作中，要使頻率和相位之間不存在差異，因?yàn)槿绻荒軡M足這一點(diǎn)，就會(huì)使質(zhì)點(diǎn)和離心振幅間運(yùn)行不一致，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡故障。

3.2滾動(dòng)軸承的故障處理分析

當(dāng)冶煉機(jī)械設(shè)備的軸承存在振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，會(huì)對(duì)其自身的部件產(chǎn)生一定的破壞，不同的部件損壞，其產(chǎn)生聲音是存在差異的，因此可以利用這一特點(diǎn)，來(lái)判斷出出現(xiàn)問(wèn)題的具體部位?，F(xiàn)階段，我國(guó)判斷冶煉設(shè)備是否存在故障的方式有以下兩種：其一，脈沖信號(hào)接收法。這種診斷方法是通過(guò)軸承壓痕和腐蝕所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行診斷的。當(dāng)軸承存在以上兩種缺陷時(shí)，其所產(chǎn)生的發(fā)射頻率和正常狀態(tài)下的發(fā)射頻率是不同的。這種缺陷下產(chǎn)生的脈沖頻率一般較低，因此可以通過(guò)聽(tīng)覺(jué)加以判斷；其二，諧振信號(hào)接收法。這種診斷方法依賴的是零件的固有頻率。每一個(gè)零件都有其獨(dú)有的固定振動(dòng)頻率，這些頻率都可以通過(guò)一些專門(mén)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)軸承存在缺陷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)沖擊，并且會(huì)導(dǎo)致相關(guān)零件振動(dòng)，這種現(xiàn)象會(huì)反映在傳感器上，同時(shí)會(huì)被濾波器接收。強(qiáng)振動(dòng)信號(hào)，能夠反映出軸承的故障所在，并能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員進(jìn)行提醒，讓其及時(shí)處理故障。

3.3齒輪故障處理措施

在鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備中齒輪是至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)，與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性能有著直接關(guān)聯(lián)性，齒輪在具體運(yùn)行中要承擔(dān)振動(dòng)影響，表現(xiàn)為譜圖出現(xiàn)邊頻帶，因此頻譜圖及波形圖均能夠反映齒輪的具體振動(dòng)情況，時(shí)域處理法應(yīng)用中需要確定振動(dòng)加速度等多種條件，與此同時(shí)要盡可能降低其它噪聲的干擾。當(dāng)前對(duì)于機(jī)械設(shè)備齒輪故障處理措施來(lái)說(shuō)，包含了時(shí)域診斷法以及頻率診斷法2種：①時(shí)域診斷法，理論上來(lái)說(shuō)是借助頻譜圖及波形圖對(duì)物理振動(dòng)進(jìn)行描述，因此可以通過(guò)頻譜對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷之外，還能夠借助時(shí)域?qū)υO(shè)備故障進(jìn)行分析；②頻率診斷法，該方法對(duì)頻譜進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)齒輪故障的識(shí)別，齒輪正常運(yùn)作中齒輪相互交錯(cuò)會(huì)傳遞動(dòng)力，因此齒數(shù)數(shù)目變化會(huì)造成齒輪嚙合部位發(fā)生相應(yīng)的改變。若將齒輪比作彈簧，荷載力變化會(huì)引起其剛度的變化，呈現(xiàn)出一種周期性的變化，很大程度上能夠促進(jìn)振動(dòng)的變化，因此振動(dòng)與齒輪工作狀態(tài)是否正常沒(méi)有關(guān)系，這時(shí)齒輪若出現(xiàn)故障會(huì)引發(fā)信號(hào)的變化，由圖譜邊頻帶具體表現(xiàn)。

結(jié)論

當(dāng)前，科學(xué)合理安排檢修提供依據(jù)，可以提高設(shè)備的利用效率，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)此類(lèi)故障診斷系統(tǒng)的研究有很深遠(yuǎn)的意義。所以，要利用現(xiàn)在的診斷技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行期間的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢查分析，一旦出現(xiàn)了威脅到企業(yè)生產(chǎn)的狀況，就能夠做到事先預(yù)警，防止事故的發(fā)生，降低了由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。采用當(dāng)前的診斷技術(shù)能夠?qū)C(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的故障進(jìn)行全面的分析和研究，同時(shí)還能夠采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行全面的處理，這樣也就充分地保證了鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，降低了企業(yè)生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的各項(xiàng)損失。在這一過(guò)程中我們也需要對(duì)各項(xiàng)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，為企業(yè)創(chuàng)造出更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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（作者單位：河南豫光鋅業(yè)有限公司）