鋼鐵冶煉出現(xiàn)的設備問題及解決方案

（1.北方重工壓延設備分公司研究所，遼寧 沈陽 110141；2.北方重工電控液壓設備分公司研究所，遼寧 沈陽 110141）

1 鋼鐵行業(yè)的簡介

鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產(chǎn)活動為主的工業(yè)行業(yè)，它包括金屬鐵、鉻、錳等其它礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)剛加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等行業(yè)，是國家重要的原材料工業(yè)之一。原材料的分類：鋼鐵生產(chǎn)的原材料主要包括鐵礦石、錳礦石、鉻礦石、石灰石、耐火粘土、白云石、菱鐵礦等礦物質(zhì)的原礦機器成品礦、人造塊礦、鐵合金等化工產(chǎn)品，耐火材料制品，碳素制品等。鐵是鋼鐵產(chǎn)品的初級產(chǎn)品，經(jīng)過進一步冶煉就可以得到鋼，鐵經(jīng)過直接冶煉得到的產(chǎn)品是粗鋼，粗鋼經(jīng)過鑄、鍛等方法處理加工就可以成為日常使用的鋼材。

2 異常振動帶來的影響

假如在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，機械設備出現(xiàn)異常振動，那么可能是設備內(nèi)部出現(xiàn)了潛在的故障，這是大的嚴重的故障發(fā)生的前兆。專業(yè)人員要對這種現(xiàn)象給予高度的重視，一旦發(fā)生異常振動，就要對機械設備進行仔細檢查，將隱患提前消除。假如對這種異常振動不予理睬，那么一旦故障真正發(fā)生時，后悔給企業(yè)的生產(chǎn)造成極大的影響，進而影響工藝質(zhì)量，甚至會威脅人身安全。所以，一定要對機械設備出現(xiàn)的振動給予高度關注，根據(jù)振動出現(xiàn)的不同位置，對原因進行判斷，找到故障發(fā)生點，消除隱患，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。另外，轉(zhuǎn)子不平衡在機械設備的工作中也會造成一定的影響，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動帶動真?zhèn)€系統(tǒng)的運行，那么在整個過程中會產(chǎn)生離心力的作用，它有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度決定。所以，一旦出現(xiàn)頻率幅度的巨大變化，可以判斷是由振動產(chǎn)生的不平衡引起的。

3 焊接帶來的弊端焊接的弊端

我們已經(jīng)知道，激光焊接技術是一種新興的高科技焊接技術，激光焊接是利用高能量的激光脈沖對微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向溶化后形成特定熔池來達到焊接目的。它主要是針對薄壁材料、精密零件等進行焊接疊焊。可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小，變型小。可控制，易實現(xiàn)自動化。但是它也同傳統(tǒng)的焊接技術一樣，有它自身的局限性。鋼鐵行業(yè)中，焊接主要研究對象是熔化焊，而其中明弧焊問題最大。第一，電弧焊的主要有害因素是焊接過程中產(chǎn)生的煙塵一電焊煙塵。特別是焊條手弧焊。如果長期在作業(yè)空間狹小的環(huán)境里來焊接鋼鐵，而且在衛(wèi)生防護不好的情況下，會對呼吸系統(tǒng)等造成危害，嚴重時易患電焊塵肺。第二，有毒氣體在濃度比較高時會引起中毒癥狀。其中特別是臭氧和氮氧化物，它們是電弧高溫輻射作用于空氣中的氧和氮而產(chǎn)生的。第三，弧光輻射是所有明弧焊共同的有害因素，由此引起的電光性眼病是明弧焊的一種特殊職業(yè)病。弧光輻射還會傷害皮膚，而且會損壞棉織纖維。最后，有色金屬氣焊時的主要有害因素，是熔融金屬蒸發(fā)于空氣中形成的氧化物塵煙，和來自焊劑的毒性氣體。

4 故障診斷的主要理論和方法

1971年Beard發(fā)表的博士論文以及Mehra和Peschon發(fā)表的論文標志著故障診斷這門交叉學科的誕生。發(fā)展至今已有30多年的發(fā)展歷史,但作為一門綜合性新學科——故障診斷學——還是近些年發(fā)展起來的。從不同的角度出發(fā)有多種故障診斷分類方法,這些方法各有特點,但從學科整體可歸納以下幾類方法。

4.1 基于系統(tǒng)數(shù)學模型的診斷方法:該方法以系統(tǒng)的數(shù)學模型為基礎,以現(xiàn)代控制理論和現(xiàn)代優(yōu)化方法為指導,利用Luenberger觀測器、等價空間方程、Kalman濾波器、參數(shù)模型估計與辨識等方法產(chǎn)生殘差,然后基于某種準則或閥值對殘差進行分析與評價,實現(xiàn)故障診斷。該方法要求與控制系統(tǒng)緊急結合,是實現(xiàn)監(jiān)控、容錯控制、系統(tǒng)修復與重構等的前提、得到了高度重視,但是這種方法過于依賴系統(tǒng)數(shù)學模型的精確性,對于非線性高耦合等難以建立數(shù)學模型的系統(tǒng),實現(xiàn)起來較困難。如狀態(tài)估計診斷法、參數(shù)估計診斷法、一致性檢查診斷法等。

4.2 基于系統(tǒng)輸入輸出信號處理的診斷方法:通過某種信息處理和特征提取方法來進行故障診斷,應用較多的有各種譜分析方法、時間序列特征提取方法、自適應信號處理方法等。這種方法不需要對象的準備模型,因此適應性強。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時間序列特征提取的診斷方法。基于信息融合的診斷方法等。

2 鋼鐵行業(yè)中故障診斷技術的應用

鋼鐵行業(yè)中的主要機械設備是各種傳動設備和液壓設備,如軋機、傳送帶、各種風機等。它們的工作狀況決定了生產(chǎn)效率和鋼鐵冶煉的質(zhì)量,對這些設備狀態(tài)的在線檢測,能夠及時、準確的檢測出生產(chǎn)設備的運行狀況,并給出相應的操作和建議。因此建立相應的故障診斷系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的正常運行特別重要。主要原理是以運動機械的振動參量檢測為中心,輔助以溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速和電流等各種參數(shù)的采集,從而對這些大型傳動設備的狀態(tài)進行分析和判斷,再進行相應的處理。整套故障診斷系統(tǒng)由計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元、檢測元件、數(shù)據(jù)通訊單元以及專業(yè)開發(fā)軟件組成。機械振動是普遍存在工程實際中,這種振動往往會影響其工作精度,加劇及其的磨損,加速疲勞損壞;同時由于磨損的增加和疲勞損壞的產(chǎn)生又會加劇機械設備的振動,形成一個惡性循環(huán),直至設備發(fā)生故障,導致系統(tǒng)癱瘓、損壞。同時機械設備的工作環(huán)境也是造成機械設備發(fā)生故障主要原因之一,因此,根據(jù)對機械振動信號和工作環(huán)境溫度、濕度的測量和分析,不用停機和解體方式,就可以對機械的惡劣程度和故障性質(zhì)有所了解。同時根據(jù)以往經(jīng)驗建立相應的處理機制庫,從而針對不同的故障做出相應的診斷和處理。

結語

建立在現(xiàn)代故障診斷技術上的鋼鐵冶煉設備故障診斷系統(tǒng),可對設備的運行狀態(tài)進行實時在線檢測、通過對其監(jiān)測信號的處理與分析,可真實地反映出設備的運行狀態(tài)和松動磨損等情況的發(fā)展程度及趨勢,為預防事故、科學合理安排檢修提供依據(jù),可以提高設備的利用效率,產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟價值,對此類故障診斷系統(tǒng)的研究有很深遠的意義。

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