浅析钢铁烧结机械设备故障诊断及处理措施

郭 彬

（湖南华菱涟源钢铁有限公司，湖南 娄底 417009）

在钢铁行业中，设备管理成为企业正常运行的关与企业的经济效益和生产效率息息相关。钢铁企业的发展模式也发生了相应的改变，从原先的单一模式逐步发展为生产和经营一体化的双向经营模式，机械设备占据了工业型企业的重要位置。其特性决定着生产的效率[1]。因此要务必加强对机械设备的故障检查工作，及时跟进维护，保证企业的日常运行处于最佳状态，确保了钢铁企业可以获得更大的经济效益。烧结主要分为四个过程：烧结料的准备、配料与混合、烧结和产品处理[2]。

1 钢铁烧结机械设备的故障诊断现状

近年来，对烧结设备故障的诊断工作取得了良好的进展。我国在钢铁烧结机械设备故障诊断方面，研发出了很多针对诊断功能的监控设备，还有许多附加功能，可以实现及时的跟进功能。钢铁烧结机械设备故障诊断的研究相对较晚，其故障诊断技术自1980 年开始迅速发展，国内科技技术得到大大提高，提出了在线的故障诊断系统，成为设备运行保证的关键步骤。在此情况下，逐步智能化的专家故障诊断技术得到很大的发展。在大型内部旋转机械设备中，使用最成熟的是烧结机械故障诊断技术，设备故障诊断技术有着全面综合性，将多个学科融会贯通，促进炼钢行业的蓬勃发展[3]。

2 烧结设备的特点及开发设备故障诊断的必要性

2.1 烧结设备的特点

（1）设备工作条件复杂，负荷不均匀，负荷重，使用环境恶劣，出现问题的概率较高。例如：单辊破碎机、圆筒混合机、环形冷却环冷器、四辊破碎机等。

（2）关键设备单一，需要控制的设备很少。只有主抽风机（包括电动机）和烧结机驱动系统。

（3）通用设备很多。例如皮带机，直接导致了烧结设备中各种类型的减速机比较多。

2.2 设备故障诊断的必要性

（1）现代化设备的主要特征之一是大规模、连续化、高速化和自动化。烧结设备是冶金行业设备链中重要的一环，一旦环中出现问题，造成的连锁损失就非常大，因此设备故障诊断有助于减少损失。

（2）现代生产的连续化越来越高，对设备进行不解体监测和诊断的要求越来越高，设备故障诊断技术可以很好地解决这一问题。

（3）钢铁公司经验丰富的老员工越来越少，而年轻的维护人员和技术人员往往缺少一些经验，不能人为进行校准的判断。因此，使用工具已成为当今故障诊断的主要方法。

3 烧结机械设备故障诊断模型

3.1 烧结设备分类

根据烧结设备在生产中占据了重要的地位，其停产也会为企业带来巨大的损失，在考虑设备诊断方法的同时，将烧结设备分为以下几类。

（1）A 级设备。它主要包括烧结机的主抽风机和烧结机的柔性传动系统。损坏可能会导致完全停产，概率为100%。

（2）B 级设备。主要包括其他风机、重型减速机；损坏后将导致部分停产，概率为50%～100%。

（3）C 级设备。主要包括普通减速机，电力管道等设备；损坏后果部分停产或不影响生产，停产概率为0%～50%。

3.2 烧结机械设备诊断模型的特点

（1）以振动理论为核心，设备的主要故障诊断方法是振动诊断，采用其他方法同时进行综合判断。

（2）主要是简单的诊断，再辅以精确的诊断。对简单诊断判断为“可能有点异常”的设备，如有必要可以进一步做精密的诊断。

（3）关键设备（主要是A 类设备）采用在线故障监测系统。

（4）各种诊断方法相辅相成。同时A、B、C 类设备能够相互转换，不能孤立地看待。在特殊情况下，任何设备都可能发展成为A 类设备。

3.3 烧结设备过程异常诊断方法

现在的故障诊断方法以下几种形式：以分析模型、信号处理、知识为基本的三种诊断方法。烧结过程具有一定的复杂性，所以不能用简单的数学模型来表示，因此在烧结过程中异常诊断专家系统也不能正常应用。

故障诊断的整个过程有以下几个步骤：①对系统和设备的状态特征进行检查；②在检测到的信号中提取相关的数据；③确定系统和设备的运行现状，标记异常状况。从检测到的根据证据和其他诊断的信息中进行分析。

烧结异常诊断的分析是根据生产实验数据进行判断，实现对烧结过程的稳定性和产品质量进行分析，从信息分析方面来看，生产系统中的各项检测数据与烧结过程中的数据一致。

随着Internet 的发展，线上交互已经成为用户和系统之间的沟通方式。针对这一发展趋势，专家系统也进行了相拥的改进，在网络的方面将使人和机器互动进行完美融合。它的主要优点是简单易学，不需要专业的培训，用户只要点击鼠标就可以轻松地在相关领域获得专业的在线技术支持和帮助，减少使用难度。

4 钢铁烧结机械设备故障的处理措施

设备安全是现代生产的基本安全保障，是保证企业发展的关键性工作。在系统运行中，提高准确性并提高产品质量，降低生产成本和能损，这一系列的改进措施和企业配置的技术设备水平与企业运营水平密切相关。

在现有的设备管理中，要大大提升现有的技术和设备的水平，不断改进设备技术和材料，依据实际情况进行合理的维护、改革和升级，是设备具有规模化、高精度、高技术等先进的标准化水平，实现提高设备的高速运转率，从而降低企业的生产水平，实现经济效益的提高。

（1）通过研究并引进新技术，可以解决或改革设备周期转换不力的问题，是设备的运行周期增加，降低企业的生产成本和工人的劳动强度。

（2）加强设备检修的过程的监督化管理，提高维修的质量要求，按设备不同的复杂程度进行针对性维修，使生产运行的周期可以稳定运行。在各种维护的工作中，每个维护项目都应配有明确的项目负责人和检查员。项目负责人负责动态监视维护的全周期的维修工作，保证维护的质量处于合格的标准。

（3）加强备件、材料的管理工作，严格验收制度。备件、材料的优劣是决定设备是否正常运转的关键，是稳定生产的基础。因此在备件、材料的管理方面作了许多工作，建立了一整套翔实有效的设备备件、材料管理制度，保证了备件、材料的计划申报、厂家选择、供货调拨、入厂验收等工作有序有节，全面满足生产需求。

（4）加强零备件管理，建立严格的验收制度。备件和材料的质量是保证设备稳定运行的关键，也是持续生产运行的基础。因此，在备件和材料的管理方面应该加大投入，对设备备件和材料管理应建立一套双重全面的系统，保证按计划进行备件、申报材料、选择制造商，物资分配、工厂验收等工作。充分满足生产需要，质量保证协议与供应合应同时签署，并根据备件和材料的有效使用周期进行结算，可最大化的保证备件和材料的质量。

（5）加强对设备的点检工作。将工作检查、专职检查和专业检查有机地结合起来。设备点检是设备管理工作中的重点项目，只有通过检查设备等工作，才能准确的掌握设备的技术状况，进行有效的计划维护、维持和提高设备的运行性能，防止事故的发生，从而保证延长零件的更换时间，减少停机的时间，提高设备的有效运行率，确保稳定持续的生产，降低维护成本。围绕专职检查，依靠专业化程序，对设备进行全方位的检查，实现设备的运行状况始处于良好状态，以防设备出现带病运行，减少设备的突发状况，保证正常生产经营平稳运行。

4.1 A 类设备的故障诊断

A 类设备主要是指：主抽风机（包括电动机），采用的方法有两种，一种是在线故障诊断系统，另一种是油液分析。在线故障诊断系统为主要功能，油液分析为辅助功能。

4.2 B 类设备的故障诊断

（1）振动巡检系统。通过分析电机定子电流的振动幅度和频谱，可以准确地诊断电机故障的原因。电流分析方法可用于故障条、气隙偏心、转子不平衡和定子绕组故障的诊断，如果电机的气隙偏心，会导致气隙方向磁导率失衡，使定子电流产生谐波。当电机转子绕组失去平衡时，定子电流将以定子电流的基频的位置出现，以准确判断转子断条的故障。

（2）轴承故障检测方法。车轮轴承的损伤是车轮故障中最常见的问题。在车轮轴承上经常会遇到滚珠缺陷和支架的断裂等故障。如果轴承损坏而没有发现问题，从而继续操作，不仅会进一步加速车轮的磨损，而且还会导致车轮脱轨，并造成故障使烧结设备关停。

车轮轴承故障的主要原因：润滑效果不好、系统中卷入杂质。在烧结过程中，高温使轴承润滑油减少，连接膜变薄，轴承润滑度不高，摩擦系数增加。其次，车轮轴承在粉尘环境中，往往会有杂质进入轴承，这些粉尘增加了油脂固化的程度，使润滑性能下降，造成轴承球的磨损严重，载荷和振动影响较大，从而使轴承损伤、车轮卡阻、脱落、车轮盖开裂等问题。

4.3 C 类设备的故障诊断

皮带输送机作为生产系统中必不可少的关键因素，其故障检测尤为重要，如果不能进行全面故障排查，就很容易发生事故，从而危及个人安全，给企业造成巨大的经济损失。需要从以下几个方面进行诊断：输送带异常噪声、输送带表面运行、输送带运输、发动机断裂、使用寿命。当产生噪声时，轴承座的损坏往往是轴承座产生咯咯声的原因；产生异常噪声和周期振动的辊子噪声的主要原因是：制造辊子的无缝钢管壁的薄厚不均匀还伴随巨大的离心力；在加工轴承时，轴承孔的中心与外圆中心是不同的。

当皮带运输机的断面跑偏时，可以通过观察托辊组的位置来观察皮带的跑偏程度，也可以通过检查驱动滚筒与改向滚筒的位置检查跑偏程度；皮带输送机的分布可以通过观察皮带凹部悬挂状态来检测，带的凹部的曲率偏差导致皮带悬挂带容易分离槽形辊组，使槽角变小，导致部分物料溢出；转运点的物料主要在导槽，落料斗等处，可以通过观察这几个地方来检测物料的运输情况。

5 设备故障检查的工作思路

降低设备故障率，可以确保设备具有计划规划、秩序的运行，保企业生产经营任务顺利完成，将企业的技术经济指标提升到新水平，将经营战略提升到新的高度。

维护经济并不是在大修和维护过程中单方面追求省工和维护成本，从而导致维护水平降低。要杜绝以往的出现故障就换设备的错误想法，充分的理解维护也可以缠上巨大的经济效益，树立起“先维修设备，然后再更新备件”在不更新可维修设备的基础上大力开展维修，节约并且发动员工的团队合作和创新思维，挖掘设备的利用价值，并延长设备的使用寿命。

企业发展的第一生产力是要保证科学技术的持续性发展。良好的装备设备改造技术可以大大的节约企业的投资成本，促进企业的可持续发展。生产运行基本的问题可以在定期的维修检查中进行解决。应该积极地推进投资少、见效快、实效高的技改项目，实现对产品质量的提升，增加经济效益。应积极推广并且完善技术改造投资效益评价，对生产设备和工艺进行逐步技术改造，例如，实施厚材料层烧结、小球烧结等技术，进行改造后可获得较高的经济效益和社会效益，可以将烧结矿的产量和质量进行有效提高，还可以降低运营程序的能损，实现经济效益的最大化提升。

6 结语

利用现有的诊断技术，对机械设备的运行状况进行实时监视和故障诊断，可以最大程度的降低设备运行中安全生产事故的发生，并促进钢铁工业稳定持续的发展。作为钢铁工业生产的重要组成部分，钢烧结机械设备的质量与生产的质量和效率有关。本文探讨了常见的故障诊断方法和处理对策，为钢烧结机械设备的检修和维护提供参考。