冶煉機械設備的故障診斷及處理措施

崔偉 曹靜

摘 要：冶煉行業作為重工業和基礎原材料工業，直接影響到國民經濟的穩定運行。中國鋼鐵產業如何可持續發展，如何由鋼鐵大國發展成為鋼鐵強國，對我國國民經濟穩定起著極其重要的作用。而其冶煉機械設備在鋼鐵生產中起著不可替代的作用，如何維護鋼鐵機械設備正常運行，是鋼鐵企業非常關注的問題，下文就鋼鐵冶煉機械設備故障診斷現狀展開分析，并提出了關于冶煉設備故障的處理建議，以供參考。

關鍵詞：冶煉；機械設備；故障診斷；處理措施

1鋼鐵冶煉機械設備故障診斷現狀

在最近幾年，我國的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術發展速度很快，而且和一些相對發達的國家相比，我國在鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方面，不僅研發出了很多種功能齊全的監測設備，而且還創新了現有的監測手段，這些科技成果在很多發達國家都有所應用。關于我國鋼鐵冶煉機械設備故障診斷的研究較晚，其故障診斷技術是從二十世紀八十年代發展起來的。后來，我國的科技水平不斷提高，一種故障診斷系統被提出，并成為了保證重要設備正常運行的軟件，在此背景下，我國的智能專家故障診斷技術得到了很大的發展，并得到了廣泛的應用。在我國的大型旋轉機械設備中，普遍應用的是發展最成熟的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術。據統計，現階段我國數據監測和故障診斷系統已經有二十多種，而且基本功能都比較全面，都為設備的正常運行提供了保障。設備故障診斷技術綜合性較強，其融合了多個學科，各個學科之間的融合和促進，共同推動了我國鋼鐵冶煉行業的蓬勃發展。

2鋼鐵冶煉機械故障診斷方法

2.1系統數學模型的診斷方法

在機械設備故障診斷中該方法主要是在數學模型的診斷計算前提下，與鋼鐵冶煉相關原理及理論知識進行充分結合，應用等價空間方程、參數模型估計技術、Luenberger觀測器以及Kalman濾波器等多種先進工藝進行整個設備的故障診斷分析。除此之外，該方法在具體應用中需與整個控制系統操作相結合，形成集合運行監控、故障診斷以及系統修復為一體的流程。該診斷方法對數學模型構建提出了較高的精確度要求，否則將直接影響機械設備具體診斷的精確度與結果的準確性。

2.2信號處理的診斷方法

該診斷方法主要是通過對冶煉機械設備運用中產生的特定信號信息給予處理與分析，從而合理準確判斷機械設備的異常信號及具體特征等，確定故障具體類型。例如鋼鐵冶煉機械過程中，速度及溫度傳感器分別負責接收速度信號及溫度信號，因此該診斷方法能夠監測并分析速度信號及溫度信號，及時發現設備運營中是否存在問題與故障。現階段故障信號診斷法中常用的幾種是：譜分析法、時間序列特征提取法以及自適應信號處理法等。該故障診斷法與數學模型法相比較，適應能力較強，不會對數學模型的建立產生依賴。

2.3人工智能基礎上的設備故障診斷方法

在我國數學建模發展速度不斷加快的背景下，人工智能判斷的設備故障診斷方法得到了廣泛的應用，并取得了較好的應用效果，獲得了人們的好評。這種診斷技術，需要對那些較為復雜的設備建立數學模型，因此這一診斷技術給相關工作人員提供了方便。人工智能基礎上的設備故障診斷方法主要運用了模糊數學和人工神經網絡預測理論，即使在較為復雜和體型較大的設備診斷中應用效果也很理想。

3常見設備故障的處理措施

3.1轉子不平衡的處理措施

冶煉設備的轉子在運行時，其每一個質點均會產生離心力，當離心力之間不平衡時，這種離心力就不會相互抵消，最終使離心力存在不平衡的情況。在實際工作中，要通過頻譜圖來展示轉子不平衡情況，在對比較新的設備進行處理的過程中，要綜合考慮多種因素的作用，如果剛性轉子振動出現問題，需要明確轉子最大速度，并對不同轉子的速度進行比較，然后再得出一個科學和合理的結論，對相位進行準確的區分，從而找到設備異常振動的根本原因。當找出導致設備異常診斷的原因之后，要針對性的對這些因素進行處理和控制。在實際工作中，要使頻率和相位之間不存在差異，因為如果不能滿足這一點，就會使質點和離心振幅間運行不一致，進而產生轉子不平衡故障。

3.2滾動軸承的故障處理分析

當冶煉機械設備的軸承存在振動問題時，會對其自身的部件產生一定的破壞，不同的部件損壞，其產生聲音是存在差異的，因此可以利用這一特點，來判斷出出現問題的具體部位。現階段，我國判斷冶煉設備是否存在故障的方式有以下兩種：其一，脈沖信號接收法。這種診斷方法是通過軸承壓痕和腐蝕所產生的脈沖信號進行診斷的。當軸承存在以上兩種缺陷時，其所產生的發射頻率和正常狀態下的發射頻率是不同的。這種缺陷下產生的脈沖頻率一般較低，因此可以通過聽覺加以判斷；其二，諧振信號接收法。這種診斷方法依賴的是零件的固有頻率。每一個零件都有其獨有的固定振動頻率，這些頻率都可以通過一些專門的設備進行檢測。當軸承存在缺陷時，會產生一定的振動沖擊，并且會導致相關零件振動，這種現象會反映在傳感器上，同時會被濾波器接收。強振動信號，能夠反映出軸承的故障所在，并能夠對相關工作人員進行提醒，讓其及時處理故障。

3.3齒輪故障處理措施

在鋼鐵冶煉機械設備中齒輪是至關重要的結構，與機械運轉性能有著直接關聯性，齒輪在具體運行中要承擔振動影響，表現為譜圖出現邊頻帶，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。當前對于機械設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行描述，因此可以通過頻譜對設備故障進行診斷之外，還能夠借助時域對設備故障進行分析；②頻率診斷法，該方法對頻譜進行分析實現齒輪故障的識別，齒輪正常運作中齒輪相互交錯會傳遞動力，因此齒數數目變化會造成齒輪嚙合部位發生相應的改變。若將齒輪比作彈簧，荷載力變化會引起其剛度的變化，呈現出一種周期性的變化，很大程度上能夠促進振動的變化，因此振動與齒輪工作狀態是否正常沒有關系，這時齒輪若出現故障會引發信號的變化，由圖譜邊頻帶具體表現。

結論

當前，科學合理安排檢修提供依據，可以提高設備的利用效率，產生了很大的經濟價值，對此類故障診斷系統的研究有很深遠的意義。所以，要利用現在的診斷技術，對機械設備在運行期間的故障進行實時監測，對設備的運轉狀況進行檢查分析，一旦出現了威脅到企業生產的狀況，就能夠做到事先預警，防止事故的發生，降低了由此帶來的經濟損失。采用當前的診斷技術能夠對機械設備在運行過程中所出現的故障進行全面的分析和研究，同時還能夠采取有效的措施對其進行全面的處理，這樣也就充分地保證了鋼鐵企業生產的平穩運行，降低了企業生產中可能產生的各項損失。在這一過程中我們也需要對各項設備和技術進行改進和創新，為企業創造出更大的競爭優勢。

參考文獻

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（作者單位：河南豫光鋅業有限公司）