冶炼机械设备的故障诊断及处理措施

崔伟 曹静

摘 要：冶炼行业作为重工业和基础原材料工业，直接影响到国民经济的稳定运行。中国钢铁产业如何可持续发展，如何由钢铁大国发展成为钢铁强国，对我国国民经济稳定起着极其重要的作用。而其冶炼机械设备在钢铁生产中起着不可替代的作用，如何维护钢铁机械设备正常运行，是钢铁企业非常关注的问题，下文就钢铁冶炼机械设备故障诊断现状展开分析，并提出了关于冶炼设备故障的处理建议，以供参考。

关键词：冶炼；机械设备；故障诊断；处理措施

1钢铁冶炼机械设备故障诊断现状

在最近几年，我国的钢铁冶炼机械设备故障诊断技术发展速度很快，而且和一些相对发达的国家相比，我国在钢铁冶炼机械设备故障诊断方面，不仅研发出了很多种功能齐全的监测设备，而且还创新了现有的监测手段，这些科技成果在很多发达国家都有所应用。关于我国钢铁冶炼机械设备故障诊断的研究较晚，其故障诊断技术是从二十世纪八十年代发展起来的。后来，我国的科技水平不斷提高，一种故障诊断系统被提出，并成为了保证重要设备正常运行的软件，在此背景下，我国的智能专家故障诊断技术得到了很大的发展，并得到了广泛的应用。在我国的大型旋转机械设备中，普遍应用的是发展最成熟的钢铁冶炼机械设备故障诊断技术。据统计，现阶段我国数据监测和故障诊断系统已经有二十多种，而且基本功能都比较全面，都为设备的正常运行提供了保障。设备故障诊断技术综合性较强，其融合了多个学科，各个学科之间的融合和促进，共同推动了我国钢铁冶炼行业的蓬勃发展。

2钢铁冶炼机械故障诊断方法

2.1系统数学模型的诊断方法

在机械设备故障诊断中该方法主要是在数学模型的诊断计算前提下，与钢铁冶炼相关原理及理论知识进行充分结合，应用等价空间方程、参数模型估计技术、Luenberger观测器以及Kalman滤波器等多种先进工艺进行整个设备的故障诊断分析。除此之外，该方法在具体应用中需与整个控制系统操作相结合，形成集合运行监控、故障诊断以及系统修复为一体的流程。该诊断方法对数学模型构建提出了较高的精确度要求，否则将直接影响机械设备具体诊断的精确度与结果的准确性。

2.2信号处理的诊断方法

该诊断方法主要是通过对冶炼机械设备运用中产生的特定信号信息给予处理与分析，从而合理准确判断机械设备的异常信号及具体特征等，确定故障具体类型。例如钢铁冶炼机械过程中，速度及温度传感器分别负责接收速度信号及温度信号，因此该诊断方法能够监测并分析速度信号及温度信号，及时发现设备运营中是否存在问题与故障。现阶段故障信号诊断法中常用的几种是：谱分析法、时间序列特征提取法以及自适应信号处理法等。该故障诊断法与数学模型法相比较，适应能力较强，不会对数学模型的建立产生依赖。

2.3人工智能基础上的设备故障诊断方法

在我国数学建模发展速度不断加快的背景下，人工智能判断的设备故障诊断方法得到了广泛的应用，并取得了较好的应用效果，获得了人们的好评。这种诊断技术，需要对那些较为复杂的设备建立数学模型，因此这一诊断技术给相关工作人员提供了方便。人工智能基础上的设备故障诊断方法主要运用了模糊数学和人工神经网络预测理论，即使在较为复杂和体型较大的设备诊断中应用效果也很理想。

3常见设备故障的处理措施

3.1转子不平衡的处理措施

冶炼设备的转子在运行时，其每一个质点均会产生离心力，当离心力之间不平衡时，这种离心力就不会相互抵消，最终使离心力存在不平衡的情况。在实际工作中，要通过频谱图来展示转子不平衡情况，在对比较新的设备进行处理的过程中，要综合考虑多种因素的作用，如果刚性转子振动出现问题，需要明确转子最大速度，并对不同转子的速度进行比较，然后再得出一个科学和合理的结论，对相位进行准确的区分，从而找到设备异常振动的根本原因。当找出导致设备异常诊断的原因之后，要针对性的对这些因素进行处理和控制。在实际工作中，要使频率和相位之间不存在差异，因为如果不能满足这一点，就会使质点和离心振幅间运行不一致，进而产生转子不平衡故障。

3.2滚动轴承的故障处理分析

当冶炼机械设备的轴承存在振动问题时，会对其自身的部件产生一定的破坏，不同的部件损坏，其产生声音是存在差异的，因此可以利用这一特点，来判断出出现问题的具体部位。现阶段，我国判断冶炼设备是否存在故障的方式有以下两种：其一，脉冲信号接收法。这种诊断方法是通过轴承压痕和腐蚀所产生的脉冲信号进行诊断的。当轴承存在以上两种缺陷时，其所产生的发射频率和正常状态下的发射频率是不同的。这种缺陷下产生的脉冲频率一般较低，因此可以通过听觉加以判断；其二，谐振信号接收法。这种诊断方法依赖的是零件的固有频率。每一个零件都有其独有的固定振动频率，这些频率都可以通过一些专门的设备进行检测。当轴承存在缺陷时，会产生一定的振动冲击，并且会导致相关零件振动，这种现象会反映在传感器上，同时会被滤波器接收。强振动信号，能够反映出轴承的故障所在，并能够对相关工作人员进行提醒，让其及时处理故障。

3.3齿轮故障处理措施

在钢铁冶炼机械设备中齿轮是至关重要的结构，与机械运转性能有着直接关联性，齿轮在具体运行中要承担振动影响，表现为谱图出现边频带，因此频谱图及波形图均能够反映齿轮的具体振动情况，时域处理法应用中需要确定振动加速度等多种条件，与此同时要尽可能降低其它噪声的干扰。当前对于机械设备齿轮故障处理措施来说，包含了时域诊断法以及频率诊断法2种：①时域诊断法，理论上来说是借助频谱图及波形图对物理振动进行描述，因此可以通过频谱对设备故障进行诊断之外，还能够借助时域对设备故障进行分析；②频率诊断法，该方法对频谱进行分析实现齿轮故障的识别，齿轮正常运作中齿轮相互交错会传递动力，因此齿数数目变化会造成齿轮啮合部位发生相应的改变。若将齿轮比作弹簧，荷载力变化会引起其刚度的变化，呈现出一种周期性的变化，很大程度上能够促进振动的变化，因此振动与齿轮工作状态是否正常没有关系，这时齿轮若出现故障会引发信号的变化，由图谱边频带具体表现。

结论

当前，科学合理安排检修提供依据，可以提高设备的利用效率，产生了很大的经济价值，对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。所以，要利用现在的诊断技术，对机械设备在运行期间的故障进行实时监测，对设备的运转状况进行检查分析，一旦出现了威胁到企业生产的状况，就能够做到事先预警，防止事故的发生，降低了由此带来的经济损失。采用当前的诊断技术能够对机械设备在运行过程中所出现的故障进行全面的分析和研究，同时还能够采取有效的措施对其进行全面的处理，这样也就充分地保证了钢铁企业生产的平稳运行，降低了企业生产中可能产生的各项损失。在这一过程中我们也需要对各项设备和技术进行改进和创新，为企业创造出更大的竞争优势。

参考文献

[1]王冬梅.浅析钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施[J].科技创新与应用，2017（33）：73.

[2]丁玉平.冶炼设备中的故障诊断维修分析[J].现代盐化工，2016，43（03）：42，64.

[3]尹洪珠.基于Internet的机械设备的远程故障诊断中若干问题的研究[D].大连理工大学，2017.

[4]崔彦平，傅其凤，葛杏卫，刘玉秋.机械设备故障诊断发展历程及展望[J].河北工业科技，2017，04：59-62.

（作者单位：河南豫光锌业有限公司）