鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷及處理措施

劉建業(yè)

摘要：近年來，我國的鋼鐵行業(yè)的發(fā)展迅速，冶煉技術(shù)作為我國重工業(yè)發(fā)展的重要支柱，不僅是其他行業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推力。在我國的重工業(yè)鋼鐵冶煉技術(shù)中，冶煉的機(jī)械設(shè)備是非常重要的。如果設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會影響整個工業(yè)生產(chǎn)鏈，還會對企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要以鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障的診斷作為研究的主線，結(jié)合實際情況對機(jī)械故障進(jìn)行診斷性分析，旨在為有關(guān)技術(shù)人員提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼鐵冶煉;機(jī)械設(shè)備故障診斷;處理措施

引言

煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋是鋼鐵冶煉的四個基本環(huán)節(jié)，而每一個環(huán)節(jié)所涉及到的相關(guān)機(jī)械設(shè)備都存在在差異，但是設(shè)備之間聯(lián)系密切，倘若一個機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障或者生產(chǎn)工序出現(xiàn)問題，則意味著鋼鐵冶煉生產(chǎn)將無法繼續(xù)開展，并且可能會給鋼鐵企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了能夠最大限度保障鋼鐵冶煉能夠有序開展，相關(guān)技術(shù)人員必須做好鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷工作，并對故障采取科學(xué)處理措施，使其機(jī)械設(shè)備能夠盡快恢復(fù)工作。

1機(jī)械設(shè)備故障維修的發(fā)展現(xiàn)狀及其重要性

1.1故障診斷維修技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)備故障診斷全稱為機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。顧名思義主要是指對于設(shè)備的故障的診斷是從運行狀態(tài)的監(jiān)測，再到設(shè)備故障的分析診斷和修理。機(jī)械設(shè)備的故障診斷是一個交叉性很強的綜合性技術(shù)手段，它不僅需要技術(shù)人員有著扎實的理論基礎(chǔ)，還要有高超的診斷及維修技術(shù)。近年來，隨著我國科教興國政策的實施，我國的機(jī)械故障診斷技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

1.2機(jī)械設(shè)備故障維修的重要性

隨著機(jī)器大生產(chǎn)時代的到來，流水化機(jī)器生產(chǎn)已經(jīng)成為整個生產(chǎn)的主旋律。機(jī)械化流水作業(yè)不僅能提高企業(yè)生產(chǎn)的效率，還能解放一部分勞動力，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此在企業(yè)生產(chǎn)過程中，做好機(jī)械設(shè)備故障診斷工作是非常重要的。一旦在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)機(jī)械故障，不僅會降低企業(yè)的生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，還會影響企業(yè)未來的發(fā)展。因此，做好機(jī)械設(shè)備故障診斷工作是非常重要的。

2鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷方法介紹

2.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備一旦投入生產(chǎn)之后，機(jī)械設(shè)備將進(jìn)入高強度工作狀態(tài)之中，因此，容易出現(xiàn)一些故障，如果不及時進(jìn)行處理將會影響到整個生產(chǎn)效率與質(zhì)量。在針對機(jī)械設(shè)備故障時，常常會用到系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型診斷方法，通過建立數(shù)學(xué)模型，并與機(jī)械操作系統(tǒng)相融合，然后通過參數(shù)模型估計技術(shù)、等價空間方程技術(shù)、Kalman濾波器、Luenberger觀測器等等比較先進(jìn)的工藝技術(shù)，對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷與分析，該診斷與分析流程主要包括“故障監(jiān)控、故障診斷、故障分析、故障修復(fù)”等等。所以，在對故障診斷的過程中，對于數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建具有比較高的要求，倘若在精度上未能達(dá)標(biāo)，那么則會影響到診斷的準(zhǔn)確性。

2.2信號處理

鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備在實際運行中會有對應(yīng)的信號顯示，而信號處理診斷方法則是以判斷機(jī)械設(shè)備對應(yīng)信號是否存在異常為基礎(chǔ)，從而明確機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的信號是否符合正常標(biāo)準(zhǔn)，倘若出現(xiàn)異常信號或者故障類特征等等，則可以確定鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備所出現(xiàn)的故障類型。比如，在鋼鐵冶煉的過程中，機(jī)械設(shè)備中設(shè)置了對應(yīng)的速度傳感器、溫度傳感器，并分別負(fù)責(zé)接收機(jī)械設(shè)備的速度信號與溫度信號。通過信號處理診斷方法，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備速度信號、溫度信號進(jìn)行診斷與檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中存在的問題，及時進(jìn)行處理、目前，鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障信號診斷常用方法主要有：時間序列特征提取法、譜分析法、自適應(yīng)信號處理法等等。信號處理診斷方法與系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型診斷方法相對比，前者的適用性更強。

2.3人工智能

以智能技術(shù)、自動化技術(shù)為核心的人工智能診斷故障方法，能夠?qū)︿撹F冶煉機(jī)械設(shè)備的故障實現(xiàn)自動化、智能化診斷，目前已經(jīng)是故障診斷方法中最為重要的一種，有著良好的發(fā)展前景。人工智能診斷方法需要設(shè)置復(fù)雜的體系，同時也不需要設(shè)備構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，該方法與鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的操作系統(tǒng)能夠很好的融合，能夠針對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測與診斷，是目前效率、精準(zhǔn)率最高的方法。人工智能故障診斷方法以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測體系為基礎(chǔ)，同時融合了模糊數(shù)學(xué)理論，因此，與鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備操作系統(tǒng)特別相適應(yīng)。同時，該故障診斷方法設(shè)置了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測診斷系統(tǒng)、模糊邏輯智能診斷反映系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)以及故障診斷管理系統(tǒng)等等。人工智能是科學(xué)研究領(lǐng)域非常重視的一個部分，因此，該方法還有巨大的提升空間。

3故障診斷的科學(xué)處理措施

3.1轉(zhuǎn)子不平衡處理措施

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動質(zhì)量在機(jī)械設(shè)備運行中對機(jī)械系統(tǒng)運行性能有著直接關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)子不平衡主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻譜存在一定的幅值變化，若在這時進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的初步啟動，振動不平衡可以從以下3個方面進(jìn)行改善：①若剛性轉(zhuǎn)子發(fā)生振動，需要觀察并分析轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有沒有達(dá)到臨界值，要及時對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速率進(jìn)行測量，與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較;②可以通過相位分析法進(jìn)行振動確定是否是基礎(chǔ)共振引起。若這時相位與頻率保持一致，就能夠確定不平衡問題是由基礎(chǔ)共振引發(fā);若不同旋轉(zhuǎn)方向上的各點振幅存在一定的相位差速，或者是低速和高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較為接近，就可能是因為不平衡問題造成;③轉(zhuǎn)子是否存在不對中問題是十分常見的轉(zhuǎn)子故障，從平行不對中及角度不對中兩個方面表現(xiàn)。平行不對中為兩側(cè)軸承徑向振動保持在180°;角度不對中是兩側(cè)軸向振動相位差保持在180°，徑向振動方向具有一致性，會引發(fā)同頻振動及多倍頻振動。

3.2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)械運轉(zhuǎn)性能有著直接關(guān)聯(lián)性，齒輪在具體運行中要承擔(dān)振動影響，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情況，時域處理法應(yīng)用中需要確定振動加速度等多種條件，與此同時要盡可能降低其它噪聲的干擾。當(dāng)前對于機(jī)械設(shè)備齒輪故障處理措施來說，包含了時域診斷法以及頻率診斷法2種：①時域診斷法，理論上來說是借助頻譜圖及波形圖對物理振動進(jìn)行描述，因此可以通過頻譜對設(shè)備故障進(jìn)行診斷之外，還能夠借助時域?qū)υO(shè)備故障進(jìn)行分析;②頻率診斷法，該方法對頻譜進(jìn)行分析實現(xiàn)齒輪故障的識別，齒輪正常運作中齒輪相互交錯會傳遞動力，因此齒數(shù)數(shù)目變化會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)振動的變化，因此振動與齒輪工作狀態(tài)是否正常沒有關(guān)系，這時齒輪若出現(xiàn)故障會引發(fā)信號的變化，由圖譜邊頻帶具體表現(xiàn)。

結(jié)語

綜上所述，在實際的鋼鐵冶煉中機(jī)械設(shè)備會經(jīng)常發(fā)生故障，建立現(xiàn)代化的故障診斷系統(tǒng)是非常有必要的。通過對機(jī)械內(nèi)部的運轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行實時的監(jiān)測，不僅能夠幫助企業(yè)做好事故預(yù)防，還能提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。

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