冶金機械設備安裝運行故障診斷方法

于 丹

1 冶金機械設備安裝運行過程中常見故障類型及成因分析

冶金行業的冶金設備在安裝、運行過程中，經常發生各種故障。經過分析，可以找到以下常見的故障類型和原因。

1.1 設備噪聲和振動的原因分析

冶煉過程中，冶金機械設備振動或噪聲頻繁發生，其原因是多方面的：機械設備內部操作系統故障，造成整體設備振動；設備運行壓力過高，或流量波動過大；裝置內部部件有堵塞或老化損壞；設備泵安裝不當。

1.2 設備高溫原因分析

冶煉設備運行中，一旦發生內部問題，將導致設備故障不斷增多。這是有幾個原因的：設備內部運行系統設計不合理，運行效率低；設備內部泄漏嚴重；設備的冷卻系統也易出故障。

1.3 設備老化原因分析

對冶金企業而言，冶金機械設備在生產過程中始終處于不間斷的運行狀態。由此，相關技術人員如不定期維護保養，將加速設備磨損、老化，嚴重影響設備的使用效率，縮短設備的使用周期。我們將機械老化情況進行分類，即有形老化和無形老化。有形老化是機械設備及零部件在使用或保管、閑置過程中，因摩擦磨損、變形、沖擊、振動、疲勞、斷裂、腐蝕等使其實物形態變化、精度降低、性能變壞、這種現象稱為老化。其中：在運行中造成的實體損壞為第1 種有形老化；而在保管和閑置中由于殘余應力引起的變形、金屬腐蝕、木材、與皮革腐朽、橡膠與塑料老化變質等自然力形成的實體損壞，稱第1 種有形老化。第1 種有形老化與使用時間和強度有關系；第1 種有形老化與與閑置時間和保管狀態有關。如果改進設計、提高加工質量、正確使用、及時維護、合理保管都能推遲有形老化的進程，延長機械設備的使用壽命。

機械設備在使用或閑置過程中，由于科學技術進步而發生使用價值或再生產價格降低的現象叫做無形老化，又稱經濟老化。其中：機械設備的技術結構和經濟性能并未改變，但因技術進步、生產工藝改進、勞動生產率提高、增大生產規模，再生產該種機械設備的價格降低，使其貶值的現象為第1 種無形老化。它雖使機械設備貶值，但本身的技術性能和使用價值并未降低，因此不存在提前更換的問題；而第Ⅱ種無形老化是指因出現了結構更巧、技術．眭能更佳、生產效率更高、經濟效益更好的新型機械設備，使原機械設備顯得技術陳舊、功能落后、經濟效益降低，造成貶值的現象。如果科學技術進一步發展，廣泛采用新工藝、新材料、新技術、新方法，使原有的機械設備完全失去了使用價值而被淘汰，那么就急劇增加了老化過程。值得指出，既然無形老化是社會生產力發展的結果，那么老化愈快，說明科學技術進步愈快。因此，對于冶金企業來說不應防止機械設備的無形老化，而應認真研究它的演化規律，采取措施適應科學技術的發展。希望任何一臺機械設備購入后都可以盡快投入使用，努力提高其利用率，在有限的壽命期間內創造更多的價值，得到更多的效益。

1.4 發動機啟動故障

導致冶金機械設備發動機運轉不良原因，可能是蓄電池耗電量大，無法為啟動設備提供動力支持，及蓄電池線夾有接觸不良地方，發動機電路連接線接頭接觸不良而不能正常運轉；啟動繼電器線圈斷路、短路或其接觸點接觸不良，設備內部運轉系統線路存在導線接觸不良、熔絲故障等也會導致設備無法正常運轉。

2 簡要分析冶金機械設備應用時經常出現的故障

2.1 過分粘結導致機械出故障

運行過程中，其軸承、齒條均高速運轉，相應位置的溫度也會逐漸升高。此時，需要選擇合適的冷卻方案來控制軸承和齒輪的溫度。如果軸承和齒輪的溫度超過合理范圍，則會在軸承和齒輪溶解部位產生粘連問題。隨著冶金機械設備的投入使用，每年都會出現軸承和齒輪的故障，整個結構將受到破壞，影響到正常工作。

2.2 齒輪箱運轉時出現故障

目前用于冶金生產的機械設備大多采用齒輪箱。機械齒輪箱齒輪在傳動運轉時，由于本身制造不良，操作維護不善等，均可能導致齒輪產生故障。因此齒輪故障可劃分為兩大類：一類是由制造和裝配等原因造成的，如齒輪誤差、齒輪與內孔不同心，各部分軸線不對中，不平衡等。齒輪由于長期運行而形成的，通常輪齒的表面承受的載荷很大，兩嚙合輪齒之間既有相對滾動，又有相對滑動，于是在長期運行中將導致齒輪表面發生點蝕、疲勞剝落、磨損、塑性流動，膠合以及齒根裂紋，甚至斷齒等故障。輪箱的運行維護是根據生產廠家的要求來進行日常和定期的維護，齒輪箱清洗機利用齒輪箱原有的給排油系統和經過濾后的舊油可實現對齒輪箱的清洗、廢油快速過濾、加注新油等功能，冶金生產中機械設備作業過程不改變硬件設施、不添加清洗劑，保證了齒輪箱安全運營，延長使用壽命。特別是在齒輪箱運行過程中，對運行出現異常的齒輪箱，要及時記錄有關的運行數據，并與運行正常的齒輪箱相比較，要及時發現問題，解決問題。

2.3 磨損問題導致機械出故障

圖1 發動機啟動故障判斷圖

長期使用時，任何部件都會發生磨損問題，軸承和齒輪也不例外。嚴重磨損的軸承、齒輪，一旦不更換，就會影響其嚙合動作的平穩性，使冶金機械不能正常工作。除了長期使用外，還有一些磨損問題是由于工人潤滑不當，導致零件硬度過高，從而加速了零件的磨損。

3 冶金機械設備安裝運行故障診斷方法分析

3.1 建議故障診斷方法。

所謂設備故障診斷，主要是根據設備的實際運行情況，運用技術手段分析故障原因，判斷故障的程度，確定故障的具體位置，然后用正確的方法解決故障，確保設備的正常運行，而簡易故障診斷法則就是設備維修人員憑借自己的經驗，通過簡單的故障診斷儀器，對設備故障進行常規判斷。但是這種方法在應用過程中有很大的局限性，只適用于簡單的設備故障。此外，采用此方法的技術人員必須具有相當高的技術水平和豐富的維修經驗，才能在故障診斷過程中做出正確的決策，但這種決策只能作為參考，不太可靠。一般來說，技術人員在使用簡單的故障診斷方法時，需要按照以下步驟排除故障。

第一：技術人員要觀察冶金機械設備的運行情況，判斷其爬行速度是否異常，連接處是否泄漏。如果存在泄漏，應根據總泄漏量判斷故障嚴重程度。第二：通過檢測試驗壓力比來判斷其穩定性。如果比例正常，則檢查比例閥電器插頭是否有松動，油箱液位是否符合規定標準。其次是技術人員可利用聽覺測試系統內部運行情況，判斷閥門、執行器等部件是否有噪聲或異響，換向閥撞擊聲分貝是否在正常范圍內。第三：技術人員還可以借助聽桿裝置判斷系統內部是否有泄漏。技術人員可利用接觸點排除故障。用觸碰系統內的閥門和直管泵，他們可以感知設備運行時的振動頻率。也可以通過觸摸這些設備來判斷該設備是否在正常狀態。此外，溫度計還可以用來判斷溫度的高低。如有異常值，應立即檢查故障部位。第四：技術人員可以根據氣味判斷油箱是否有異常。第五：要全面掌握設備以前的運行狀態和故障檢測分析，技術人員在進行簡單故障排除前，必須查閱有關試驗記錄，充分了解以往的維修試驗記錄，掌握設備發生的故障類型，為今后的故障診斷提供參考。第六：故障排除時，維修人員應與設備操作員有效溝通，了解設備正常工作內容和運行狀態，熟悉液壓油的更新時間，以便做出正確的故障決策。

3.2 精密故障診斷方法

精密故障診斷方法本質上是簡單故障診斷方法的升級版。其理論來源是冶金設備運行的實測數據。它把檢測數據分成若干段，然后對每一段的數據進行分析診斷，從而確定故障時段和故障部位。這種故障的診斷方法需要借助復雜的儀器和檢測工具來判斷故障。當設備出現故障時，它的參數在一定程度上會發生變化。通過這種方法，可以迅速找到問題的根源和所在，并采取有效的措施解決問題。它還可以精確地檢測出壓力值、溫度變化、噪聲、流量、振動頻率等具體參數，也可稱為客觀診斷技術。在上述參數出現異常時，控制檢測系統計算機網絡平臺接收故障信號，進行故障診斷，找出故障原因，采取相應的維修措施。目前，該精密診斷技術已在各大冶金企業得到應用，在冶金機械的關鍵部位增加了運行監控裝置，實時上傳運行數據。技術人員可以通過控制計算機平臺對這些數據進行分析，實現遠程檢測和維護設備故障。

4 深入研究冶金機械設備安裝運行故障診斷的具體方案

4.1 將觸覺和嗅覺結合起來

冶金設備高溫故障故障頻發，必須充分調動工人的觸覺嗅覺。員工在檢查機器設備出現故障時，可以通過觸摸來判斷機器的溫度。他們用專業的溫度表測量溫度，當溫度超出合理范圍時。獲得結果后，若溫度過高，可判定冶金機械設備有故障。特別是在靠近電壓電源的地方，如配電箱等，有許多電源線。如果有電流過載，則整條線路可高溫。相關人員要經常對配電箱進行測溫，判斷存在的問題。此外，冶金機械設備的整體結構較為復雜，在使用過程中，一旦電路板被燒壞，或者出現管道泄漏等問題，就會產生異味。通過提示，工作人員可以判斷機械故障的原因和主要類型，工作人員在監督檢查時必須穿戴防護用品。

4.2 積極應用振動診斷法

在冶金機械設備中，當液態體系壓力不穩定時，用傳感器兩次獲取液壓系統的壓力、流量和脈動，充分利用計算機進行計算，深入分析數據。工人們必須在整個液體系統的重要部位安裝不同的檢測設備來監測溫度、水平和壓力變化的數據。員工可以通過這些檢測儀器，得到數據分析結果，進而檢查整個液壓系統的不穩定因素。員工必須準確判斷故障所在。此時需要采用模糊神經網絡方法的智能診斷技術，將所得數據譜與標準譜圖進行對比，找出各種數據，找出故障原因，并提出相應的解決方案。

4.3 充分利用聲學設備

隨時觀察冶金機械設備的運行狀況，隨時可以發現設備的故障。但依靠工作人員的工作經驗和技術水平，他對機械設備的故障的查找，其準確性和精確度不高，不能保證排除所有的故障，因此必須使用一些精密儀器。冶金設備發生故障時，一般也會產生相應的噪聲。可以粗略地識別冶金機械設備的故障部位，但不能對故障類型進行準確定位和判斷。此時，工作人員應積極利用聲學設備，盡可能快速、高效地采集噪聲信號，進行深入研究。儀器中存儲著大量的聲音信息，利用其不同的噪聲特性來進行冶金機械設備故障診斷。由于操作人員不可能單靠聽覺就能準確找到故障所在，因此必須使用聲學儀器來檢測故障位置。原理很簡單。高科技聲學檢測設備能檢測出噪聲的分貝值，并用分貝值識別設備的具體故障位置。

4.4 檢測短接電機線路和接線柱的運行情況

對冶金機械設備進行檢查時，如果電機啟動時不太弱，則應檢查接線是否固定。感受溫度過高時，說明發生了觸點問題。在確認電路正常后，應檢查電池，并用工具檢查電動機短路電路和接線柱，但蓄電池應短路試驗。工作人員還可以將啟動繼電器上的電池與點火開關相連接，以觀察起動機是否正常。一出問題，說明電機內部有故障或電磁開關出現問題。發現問題關鍵后，職工可根據實際情況采取相應措施。工作人員要定期對機電設備的所有線路進行詳細的檢查，要對已經出現老化以及發熱等問題的線路，及時進行更換以及其他相應的處理，有效提高對機電設備電氣線路的維護水平，從源頭降低線路故障的發生幾率。如果起動機仍正常工作，說明點火開關和啟動繼電器之間的線路有問題，或者啟動繼電器中的其他電路發生故障，需要工作人員再次進行電路檢查。

4.5 積極應用新型人工智能診斷法

伴隨著科技的飛速發展，人工智能已經逐漸滲透到人們的生活中，并在許多行業得到廣泛應用。這種新的人工智能診斷方法已經應用于煉鋼機械的故障診斷。AI 是當今社會科技含量較高的領域，其主要原理是對輸出信號進行相應的建模處理。與現有的建模系統相比，該方法具有許多優點。第一。在冶金機械設備發生故障時，智能系統可以快速地進行診斷，并快速地發現故障的具體位置，并提出一系列解決方案，既節省了檢測時間，又提高了解決問題的效率。此外，與其他智能診斷技術相比，人工智能診斷技術更加高效，有許多復雜的問題可以通過計算機大數據來解決。其發展勢頭迅猛，未來發展前景不可估量。

4.6 充分應用信號處理診斷法

信號處理方法，顧名思義，就是根據冶金機械設備的特殊信號來分析、研究其故障。在冶金機械故障診斷中，通常采用信號處理診斷法。具體地講，信號處理方法有自適應信號處理方法、各種光譜方法、時間序列特征提取方法等。如果冶金機械設備的溫度不符合標準的要求，這種特殊的溫度信號會發出報警，接收器收到這個故障信息后要進行研究分析，以便工作人員及時發現故障所在。

5 結語

總之，冶金機械設備在安全運行過程中，不可避免地會出現這樣或那樣的問題，如果不能有效地解決，將影響整個生產。對此，員工應積極采取有效的故障診斷方案，根據實際情況選擇有效的診斷技術，提高診斷水平，找準故障所在，解決問題，確保冶金生產順利進行。