劉建業(yè)

摘要：近年來，我國的鋼鐵行業(yè)的發(fā)展迅速，冶煉技術作為我國重工業(yè)發(fā)展的重要支柱，不僅是其他行業(yè)發(fā)展的重要基礎，也是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要推力。在我國的重工業(yè)鋼鐵冶煉技術中，冶煉的機械設備是非常重要的。如果設備出現(xiàn)故障不僅會影響整個工業(yè)生產(chǎn)鏈，還會對企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。本文主要以鋼鐵冶煉機械設備故障的診斷作為研究的主線，結合實際情況對機械故障進行診斷性分析，旨在為有關技術人員提供參考借鑒。

關鍵詞：鋼鐵冶煉;機械設備故障診斷;處理措施

引言

煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋是鋼鐵冶煉的四個基本環(huán)節(jié)，而每一個環(huán)節(jié)所涉及到的相關機械設備都存在在差異，但是設備之間聯(lián)系密切，倘若一個機械設備發(fā)生故障或者生產(chǎn)工序出現(xiàn)問題，則意味著鋼鐵冶煉生產(chǎn)將無法繼續(xù)開展，并且可能會給鋼鐵企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，為了能夠最大限度保障鋼鐵冶煉能夠有序開展，相關技術人員必須做好鋼鐵冶煉機械設備故障診斷工作，并對故障采取科學處理措施，使其機械設備能夠盡快恢復工作。

1機械設備故障維修的發(fā)展現(xiàn)狀及其重要性

1.1故障診斷維修技術發(fā)展現(xiàn)狀

機械設備故障診斷全稱為機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。顧名思義主要是指對于設備的故障的診斷是從運行狀態(tài)的監(jiān)測，再到設備故障的分析診斷和修理。機械設備的故障診斷是一個交叉性很強的綜合性技術手段，它不僅需要技術人員有著扎實的理論基礎，還要有高超的診斷及維修技術。近年來，隨著我國科教興國政策的實施，我國的機械故障診斷技術產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

1.2機械設備故障維修的重要性

隨著機器大生產(chǎn)時代的到來，流水化機器生產(chǎn)已經(jīng)成為整個生產(chǎn)的主旋律。機械化流水作業(yè)不僅能提高企業(yè)生產(chǎn)的效率，還能解放一部分勞動力，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。因此在企業(yè)生產(chǎn)過程中，做好機械設備故障診斷工作是非常重要的。一旦在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)機械故障，不僅會降低企業(yè)的生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，還會影響企業(yè)未來的發(fā)展。因此，做好機械設備故障診斷工作是非常重要的。

2鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法介紹

2.1系統(tǒng)數(shù)學模型

鋼鐵冶煉機械設備一旦投入生產(chǎn)之后，機械設備將進入高強度工作狀態(tài)之中，因此，容易出現(xiàn)一些故障，如果不及時進行處理將會影響到整個生產(chǎn)效率與質(zhì)量。在針對機械設備故障時，常常會用到系統(tǒng)數(shù)學模型診斷方法，通過建立數(shù)學模型，并與機械操作系統(tǒng)相融合，然后通過參數(shù)模型估計技術、等價空間方程技術、Kalman濾波器、Luenberger觀測器等等比較先進的工藝技術，對鋼鐵冶煉機械設備的故障進行診斷與分析，該診斷與分析流程主要包括“故障監(jiān)控、故障診斷、故障分析、故障修復”等等。所以，在對故障診斷的過程中，對于數(shù)學模型的構建具有比較高的要求，倘若在精度上未能達標，那么則會影響到診斷的準確性。

2.2信號處理

鋼鐵冶煉機械設備在實際運行中會有對應的信號顯示，而信號處理診斷方法則是以判斷機械設備對應信號是否存在異常為基礎，從而明確機械設備所產(chǎn)生的信號是否符合正常標準，倘若出現(xiàn)異常信號或者故障類特征等等，則可以確定鋼鐵冶煉機械設備所出現(xiàn)的故障類型。比如，在鋼鐵冶煉的過程中，機械設備中設置了對應的速度傳感器、溫度傳感器，并分別負責接收機械設備的速度信號與溫度信號。通過信號處理診斷方法，能夠?qū)C械設備速度信號、溫度信號進行診斷與檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)設備運行過程中存在的問題，及時進行處理、目前，鋼鐵冶煉機械設備故障信號診斷常用方法主要有：時間序列特征提取法、譜分析法、自適應信號處理法等等。信號處理診斷方法與系統(tǒng)數(shù)學模型診斷方法相對比，前者的適用性更強。

2.3人工智能

以智能技術、自動化技術為核心的人工智能診斷故障方法，能夠?qū)︿撹F冶煉機械設備的故障實現(xiàn)自動化、智能化診斷，目前已經(jīng)是故障診斷方法中最為重要的一種，有著良好的發(fā)展前景。人工智能診斷方法需要設置復雜的體系，同時也不需要設備構建數(shù)學模型，該方法與鋼鐵冶煉機械設備的操作系統(tǒng)能夠很好的融合，能夠針對各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)測與診斷，是目前效率、精準率最高的方法。人工智能故障診斷方法以人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測體系為基礎，同時融合了模糊數(shù)學理論，因此，與鋼鐵冶煉機械設備操作系統(tǒng)特別相適應。同時，該故障診斷方法設置了神經(jīng)網(wǎng)絡預測診斷系統(tǒng)、模糊邏輯智能診斷反映系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)以及故障診斷管理系統(tǒng)等等。人工智能是科學研究領域非常重視的一個部分，因此，該方法還有巨大的提升空間。

3故障診斷的科學處理措施

3.1轉子不平衡處理措施

轉子轉動質(zhì)量在機械設備運行中對機械系統(tǒng)運行性能有著直接關聯(lián)，轉子不平衡主要表現(xiàn)在轉子旋轉頻譜存在一定的幅值變化，若在這時進行機械設備的初步啟動，振動不平衡可以從以下3個方面進行改善：①若剛性轉子發(fā)生振動，需要觀察并分析轉子轉速有沒有達到臨界值，要及時對轉子轉動速率進行測量，與標準轉速進行比較;②可以通過相位分析法進行振動確定是否是基礎共振引起。若這時相位與頻率保持一致，就能夠確定不平衡問題是由基礎共振引發(fā);若不同旋轉方向上的各點振幅存在一定的相位差速，或者是低速和高速狀態(tài)下轉子轉速較為接近，就可能是因為不平衡問題造成;③轉子是否存在不對中問題是十分常見的轉子故障，從平行不對中及角度不對中兩個方面表現(xiàn)。平行不對中為兩側軸承徑向振動保持在180°;角度不對中是兩側軸向振動相位差保持在180°，徑向振動方向具有一致性，會引發(fā)同頻振動及多倍頻振動。

3.2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(lián)性，齒輪在具體運行中要承擔振動影響，表現(xiàn)為譜圖出現(xiàn)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?qū)υO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(xiàn)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(shù)數(shù)目變化會造成齒輪嚙合部位發(fā)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(xiàn)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(tài)是否正常沒有關系，這時齒輪若出現(xiàn)故障會引發(fā)信號的變化，由圖譜邊頻帶具體表現(xiàn)。

結語

綜上所述，在實際的鋼鐵冶煉中機械設備會經(jīng)常發(fā)生故障，建立現(xiàn)代化的故障診斷系統(tǒng)是非常有必要的。通過對機械內(nèi)部的運轉狀況進行實時的監(jiān)測，不僅能夠幫助企業(yè)做好事故預防，還能提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。

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