钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施

钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施

王兴芳

山东通裕重工股份有限公司山东禹城251200

摘要：钢铁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：钢铁冶炼机械设备；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，我国的科技水平不断提高，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钢铁冶炼机械设备故障诊断方法分析

2.1基于系统数学模型的故障诊断法

该种故障诊断法主要是以数学模型为诊断计算基础，充分结合钢铁冶炼的相关理论和原理，采用Kalman滤波器、Luenberger观测器、参数模型估计技术以及等价空间方程等多种先进工艺来开展的故障诊断分析工作。在该种故障诊断法应用的过程中，其需要结合整个控制系统来进行操作，以便形成一个集合系统修复、运行监控以及故障诊断为一体的流程。但是该种诊断法对数学模型构建的精确度具有较高要求，否则会对实际的诊断结果精确度产生不利影响。

2.2基于信号处理的故障诊断法

顾名思义，该种故障处理法就是通过处理和分析冶炼机械设备在运行过程中所产生的特定信号信息，以便对其具体的特点以及异常信号等进行合理判断，从而得出故障的具体类型。比如，在钢铁冶炼机械中，其温度和速度传感器分别负责接收温度信号和速度信号，而通过对相应的温度信号和速度信号进行实时监测和分析，可以及时发现该设备是否存在故障问题。目前，自适应信号处理法、时间序列特征提取法以及谱分析法等均是常用的故障信号诊断法。而与数学模型法相比，该种故障诊断法具有很强的适应能力，并且不会依赖于建立数学模型。

2.3基于人工智能的故障诊断法

随着智能化和自动化技术的发展，基于人工智能的故障诊断法逐渐成为钢铁冶炼机械设备的故障诊断方法，并取得了显著成效。该种故障诊断法既不需要构建设备运行的数学模型，也不需要设定复杂体系，并且实际的诊断精度和效率也比较高，是当前一种主流故障诊断法，具体是运用模糊数学理论、人工神经网络预测等基本理论，尤其适用于大型机械设备的故障检测中。此外，该种故障诊断法主要是由模糊逻辑智能诊断系统、故障管理诊断系统、神经网络预测诊断系统和专家智能诊断系统等所共同构成。鉴于当前人工智能是重要的科研领域，所以该种故障检测法在现阶段及未来的一段时间内均可以得到广泛推广和普及。

3.4其他故障诊断法

除了上述几种常用的冶炼机械设备故障诊断法之外，还存在一些富有特色的故障诊断法，具体主要包括灰色关联系统诊断法、设备运行模式诊断法等。此外，随着科学技术的发展和推广，也出现了多种故障诊断法的耦合方法。

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齿轮的故障处理分析

在钢铁冶炼机械设备零件中，齿轮有着十分重要的作用，其对设备的运转性能产生直接的影响。在实际的工作中，齿轮会承受振动的情况，当出现这一情况时，相关谱图上就会产生边频带，因此判断齿轮是否存在振动时，可以通过波形图或者频谱图进行判断。现阶段，我国的钢铁冶炼设备齿轮故障处理方式主要有以下两种：其一，频域诊断处理。这种处理方式是通过对频谱进行分析，从而判断齿轮故障的一种方法。当齿轮正常运行时，相互交错的齿轮会传递动力，因此齿轮啮合部位，会随着齿数的不同而不同。可以把齿轮比作弹簧，当其载荷变化时，相应的刚度也会发生周期性变化，这种情况下，其振动会加剧，因此不管齿轮是否正常运行，其都会产生一定的振动。这样一来，当齿轮出现问题时，其振动信号和过去相比有所不同，具体表现为谱图之上存在边频带；其二，时域诊断处理。在采用该种方法对故障进行处理的过程中，主要通过提取转轴回转一周时刻的时标信号以及振动加速度信号等来确保按特定整周期来截取有关的信号，同时该法也可以消除其他干扰噪声的因素。

4结论

总之，随着工业化进程的推进，钢铁行业在推动社会经济发展方面发挥了巨大推动作用。而冶炼机械设备作为钢铁行业生产中一个重要的组成部分，其质量关乎生产的运行质量和效率。本文针对其常见的故障诊断方法和处理对策进行了探究，以期为冶炼机械设备的检修和维护工作提供参考。

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