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1 冶金機(jī)械設(shè)備安裝運(yùn)行過程中常見故障類型及成因分析

冶金行業(yè)的冶金設(shè)備在安裝、運(yùn)行過程中，經(jīng)常發(fā)生各種故障。經(jīng)過分析，可以找到以下常見的故障類型和原因。

1.1 設(shè)備噪聲和振動(dòng)的原因分析

冶煉過程中，冶金機(jī)械設(shè)備振動(dòng)或噪聲頻繁發(fā)生，其原因是多方面的：機(jī)械設(shè)備內(nèi)部操作系統(tǒng)故障，造成整體設(shè)備振動(dòng)；設(shè)備運(yùn)行壓力過高，或流量波動(dòng)過大；裝置內(nèi)部部件有堵塞或老化損壞；設(shè)備泵安裝不當(dāng)。

1.2 設(shè)備高溫原因分析

冶煉設(shè)備運(yùn)行中，一旦發(fā)生內(nèi)部問題，將導(dǎo)致設(shè)備故障不斷增多。這是有幾個(gè)原因的：設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，運(yùn)行效率低；設(shè)備內(nèi)部泄漏嚴(yán)重；設(shè)備的冷卻系統(tǒng)也易出故障。

1.3 設(shè)備老化原因分析

對(duì)冶金企業(yè)而言，冶金機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)過程中始終處于不間斷的運(yùn)行狀態(tài)。由此，相關(guān)技術(shù)人員如不定期維護(hù)保養(yǎng)，將加速設(shè)備磨損、老化，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用效率，縮短設(shè)備的使用周期。我們將機(jī)械老化情況進(jìn)行分類，即有形老化和無形老化。有形老化是機(jī)械設(shè)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(dòng)、疲勞、斷裂、腐蝕等使其實(shí)物形態(tài)變化、精度降低、性能變壞、這種現(xiàn)象稱為老化。其中：在運(yùn)行中造成的實(shí)體損壞為第1 種有形老化；而在保管和閑置中由于殘余應(yīng)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(zhì)等自然力形成的實(shí)體損壞，稱第1 種有形老化。第1 種有形老化與使用時(shí)間和強(qiáng)度有關(guān)系；第1 種有形老化與與閑置時(shí)間和保管狀態(tài)有關(guān)。如果改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高加工質(zhì)量、正確使用、及時(shí)維護(hù)、合理保管都能推遲有形老化的進(jìn)程，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

機(jī)械設(shè)備在使用或閑置過程中，由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步而發(fā)生使用價(jià)值或再生產(chǎn)價(jià)格降低的現(xiàn)象叫做無形老化，又稱經(jīng)濟(jì)老化。其中：機(jī)械設(shè)備的技術(shù)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性能并未改變，但因技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高、增大生產(chǎn)規(guī)模，再生產(chǎn)該種機(jī)械設(shè)備的價(jià)格降低，使其貶值的現(xiàn)象為第1 種無形老化。它雖使機(jī)械設(shè)備貶值，但本身的技術(shù)性能和使用價(jià)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(xiàn)了結(jié)構(gòu)更巧、技術(shù)．眭能更佳、生產(chǎn)效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更好的新型機(jī)械設(shè)備，使原機(jī)械設(shè)備顯得技術(shù)陳舊、功能落后、經(jīng)濟(jì)效益降低，造成貶值的現(xiàn)象。如果科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，廣泛采用新工藝、新材料、新技術(shù)、新方法，使原有的機(jī)械設(shè)備完全失去了使用價(jià)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(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的結(jié)果，那么老化愈快，說明科學(xué)技術(shù)進(jìn)步愈快。因此，對(duì)于冶金企業(yè)來說不應(yīng)防止機(jī)械設(shè)備的無形老化，而應(yīng)認(rèn)真研究它的演化規(guī)律，采取措施適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。希望任何一臺(tái)機(jī)械設(shè)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(nèi)創(chuàng)造更多的價(jià)值，得到更多的效益。

1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)故障

導(dǎo)致冶金機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不良原因，可能是蓄電池耗電量大，無法為啟動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力支持，及蓄電池線夾有接觸不良地方，發(fā)動(dòng)機(jī)電路連接線接頭接觸不良而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；啟動(dòng)繼電器線圈斷路、短路或其接觸點(diǎn)接觸不良，設(shè)備內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)線路存在導(dǎo)線接觸不良、熔絲故障等也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 簡要分析冶金機(jī)械設(shè)備應(yīng)用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的故障

2.1 過分粘結(jié)導(dǎo)致機(jī)械出故障

運(yùn)行過程中，其軸承、齒條均高速運(yùn)轉(zhuǎn)，相應(yīng)位置的溫度也會(huì)逐漸升高。此時(shí)，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(huì)在軸承和齒輪溶解部位產(chǎn)生粘連問題。隨著冶金機(jī)械設(shè)備的投入使用，每年都會(huì)出現(xiàn)軸承和齒輪的故障，整個(gè)結(jié)構(gòu)將受到破壞，影響到正常工作。

2.2 齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)故障

目前用于冶金生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備大多采用齒輪箱。機(jī)械齒輪箱齒輪在傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于本身制造不良，操作維護(hù)不善等，均可能導(dǎo)致齒輪產(chǎn)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(nèi)孔不同心，各部分軸線不對(duì)中，不平衡等。齒輪由于長期運(yùn)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(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)，于是在長期運(yùn)行中將導(dǎo)致齒輪表面發(fā)生點(diǎn)蝕、疲勞剝落、磨損、塑性流動(dòng)，膠合以及齒根裂紋，甚至斷齒等故障。輪箱的運(yùn)行維護(hù)是根據(jù)生產(chǎn)廠家的要求來進(jìn)行日常和定期的維護(hù)，齒輪箱清洗機(jī)利用齒輪箱原有的給排油系統(tǒng)和經(jīng)過濾后的舊油可實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱的清洗、廢油快速過濾、加注新油等功能，冶金生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備作業(yè)過程不改變硬件設(shè)施、不添加清洗劑，保證了齒輪箱安全運(yùn)營，延長使用壽命。特別是在齒輪箱運(yùn)行過程中，對(duì)運(yùn)行出現(xiàn)異常的齒輪箱，要及時(shí)記錄有關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并與運(yùn)行正常的齒輪箱相比較，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

2.3 磨損問題導(dǎo)致機(jī)械出故障

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)故障判斷圖

長期使用時(shí)，任何部件都會(huì)發(fā)生磨損問題，軸承和齒輪也不例外。嚴(yán)重磨損的軸承、齒輪，一旦不更換，就會(huì)影響其嚙合動(dòng)作的平穩(wěn)性，使冶金機(jī)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(dāng)，導(dǎo)致零件硬度過高，從而加速了零件的磨損。

3 冶金機(jī)械設(shè)備安裝運(yùn)行故障診斷方法分析

3.1 建議故障診斷方法。

所謂設(shè)備故障診斷，主要是根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，運(yùn)用技術(shù)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(shè)備的正常運(yùn)行，而簡易故障診斷法則就是設(shè)備維修人員憑借自己的經(jīng)驗(yàn)，通過簡單的故障診斷儀器，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行常規(guī)判斷。但是這種方法在應(yīng)用過程中有很大的局限性，只適用于簡單的設(shè)備故障。此外，采用此方法的技術(shù)人員必須具有相當(dāng)高的技術(shù)水平和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，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(shù)人員在使用簡單的故障診斷方法時(shí)，需要按照以下步驟排除故障。

第一：技術(shù)人員要觀察冶金機(jī)械設(shè)備的運(yùn)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(yīng)根據(jù)總泄漏量判斷故障嚴(yán)重程度。第二：通過檢測(cè)試驗(yàn)壓力比來判斷其穩(wěn)定性。如果比例正常，則檢查比例閥電器插頭是否有松動(dòng)，油箱液位是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。其次是技術(shù)人員可利用聽覺測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行情況，判斷閥門、執(zhí)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(nèi)。第三：技術(shù)人員還可以借助聽桿裝置判斷系統(tǒng)內(nèi)部是否有泄漏。技術(shù)人員可利用接觸點(diǎn)排除故障。用觸碰系統(tǒng)內(nèi)的閥門和直管泵，他們可以感知設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)頻率。也可以通過觸摸這些設(shè)備來判斷該設(shè)備是否在正常狀態(tài)。此外，溫度計(jì)還可以用來判斷溫度的高低。如有異常值，應(yīng)立即檢查故障部位。第四：技術(shù)人員可以根據(jù)氣味判斷油箱是否有異常。第五：要全面掌握設(shè)備以前的運(yùn)行狀態(tài)和故障檢測(cè)分析，技術(shù)人員在進(jìn)行簡單故障排除前，必須查閱有關(guān)試驗(yàn)記錄，充分了解以往的維修試驗(yàn)記錄，掌握設(shè)備發(fā)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(shí)，維修人員應(yīng)與設(shè)備操作員有效溝通，了解設(shè)備正常工作內(nèi)容和運(yùn)行狀態(tài)，熟悉液壓油的更新時(shí)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(zhì)上是簡單故障診斷方法的升級(jí)版。其理論來源是冶金設(shè)備運(yùn)行的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。它把檢測(cè)數(shù)據(jù)分成若干段，然后對(duì)每一段的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，從而確定故障時(shí)段和故障部位。這種故障的診斷方法需要借助復(fù)雜的儀器和檢測(cè)工具來判斷故障。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，它的參數(shù)在一定程度上會(huì)發(fā)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(cè)出壓力值、溫度變化、噪聲、流量、振動(dòng)頻率等具體參數(shù)，也可稱為客觀診斷技術(shù)。在上述參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，控制檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)接收故障信號(hào)，進(jìn)行故障診斷，找出故障原因，采取相應(yīng)的維修措施。目前，該精密診斷技術(shù)已在各大冶金企業(yè)得到應(yīng)用，在冶金機(jī)械的關(guān)鍵部位增加了運(yùn)行監(jiān)控裝置，實(shí)時(shí)上傳運(yùn)行數(shù)據(jù)。技術(shù)人員可以通過控制計(jì)算機(jī)平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和維護(hù)設(shè)備故障。

4 深入研究冶金機(jī)械設(shè)備安裝運(yùn)行故障診斷的具體方案

4.1 將觸覺和嗅覺結(jié)合起來

冶金設(shè)備高溫故障故障頻發(fā)，必須充分調(diào)動(dòng)工人的觸覺嗅覺。員工在檢查機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過觸摸來判斷機(jī)器的溫度。他們用專業(yè)的溫度表測(cè)量溫度，當(dāng)溫度超出合理范圍時(shí)。獲得結(jié)果后，若溫度過高，可判定冶金機(jī)械設(shè)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(guān)人員要經(jīng)常對(duì)配電箱進(jìn)行測(cè)溫，判斷存在的問題。此外，冶金機(jī)械設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在使用過程中，一旦電路板被燒壞，或者出現(xiàn)管道泄漏等問題，就會(huì)產(chǎn)生異味。通過提示，工作人員可以判斷機(jī)械故障的原因和主要類型，工作人員在監(jiān)督檢查時(shí)必須穿戴防護(hù)用品。

4.2 積極應(yīng)用振動(dòng)診斷法

在冶金機(jī)械設(shè)備中，當(dāng)液態(tài)體系壓力不穩(wěn)定時(shí)，用傳感器兩次獲取液壓系統(tǒng)的壓力、流量和脈動(dòng)，充分利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，深入分析數(shù)據(jù)。工人們必須在整個(gè)液體系統(tǒng)的重要部位安裝不同的檢測(cè)設(shè)備來監(jiān)測(cè)溫度、水平和壓力變化的數(shù)據(jù)。員工可以通過這些檢測(cè)儀器，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)而檢查整個(gè)液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。員工必須準(zhǔn)確判斷故障所在。此時(shí)需要采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的智能診斷技術(shù)，將所得數(shù)據(jù)譜與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)比，找出各種數(shù)據(jù)，找出故障原因，并提出相應(yīng)的解決方案。

4.3 充分利用聲學(xué)設(shè)備

隨時(shí)觀察冶金機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，隨時(shí)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障。但依靠工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，他對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障的查找，其準(zhǔn)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(shè)備發(fā)生故障時(shí)，一般也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的噪聲?？梢源致缘刈R(shí)別冶金機(jī)械設(shè)備的故障部位，但不能對(duì)故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確定位和判斷。此時(shí)，工作人員應(yīng)積極利用聲學(xué)設(shè)備，盡可能快速、高效地采集噪聲信號(hào)，進(jìn)行深入研究。儀器中存儲(chǔ)著大量的聲音信息，利用其不同的噪聲特性來進(jìn)行冶金機(jī)械設(shè)備故障診斷。由于操作人員不可能單靠聽覺就能準(zhǔn)確找到故障所在，因此必須使用聲學(xué)儀器來檢測(cè)故障位置。原理很簡單。高科技聲學(xué)檢測(cè)設(shè)備能檢測(cè)出噪聲的分貝值，并用分貝值識(shí)別設(shè)備的具體故障位置。

4.4 檢測(cè)短接電機(jī)線路和接線柱的運(yùn)行情況

對(duì)冶金機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí)，如果電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不太弱，則應(yīng)檢查接線是否固定。感受溫度過高時(shí)，說明發(fā)生了觸點(diǎn)問題。在確認(rèn)電路正常后，應(yīng)檢查電池，并用工具檢查電動(dòng)機(jī)短路電路和接線柱，但蓄電池應(yīng)短路試驗(yàn)。工作人員還可以將啟動(dòng)繼電器上的電池與點(diǎn)火開關(guān)相連接，以觀察起動(dòng)機(jī)是否正常。一出問題，說明電機(jī)內(nèi)部有故障或電磁開關(guān)出現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)問題關(guān)鍵后，職工可根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施。工作人員要定期對(duì)機(jī)電設(shè)備的所有線路進(jìn)行詳細(xì)的檢查，要對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)老化以及發(fā)熱等問題的線路，及時(shí)進(jìn)行更換以及其他相應(yīng)的處理，有效提高對(duì)機(jī)電設(shè)備電氣線路的維護(hù)水平，從源頭降低線路故障的發(fā)生幾率。如果起動(dòng)機(jī)仍正常工作，說明點(diǎn)火開關(guān)和啟動(dòng)繼電器之間的線路有問題，或者啟動(dòng)繼電器中的其他電路發(fā)生故障，需要工作人員再次進(jìn)行電路檢查。

4.5 積極應(yīng)用新型人工智能診斷法

伴隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能已經(jīng)逐漸滲透到人們的生活中，并在許多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。這種新的人工智能診斷方法已經(jīng)應(yīng)用于煉鋼機(jī)械的故障診斷。AI 是當(dāng)今社會(huì)科技含量較高的領(lǐng)域，其主要原理是對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的建模處理。與現(xiàn)有的建模系統(tǒng)相比，該方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。第一。在冶金機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，智能系統(tǒng)可以快速地進(jìn)行診斷，并快速地發(fā)現(xiàn)故障的具體位置，并提出一系列解決方案，既節(jié)省了檢測(cè)時(shí)間，又提高了解決問題的效率。此外，與其他智能診斷技術(shù)相比，人工智能診斷技術(shù)更加高效，有許多復(fù)雜的問題可以通過計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)來解決。其發(fā)展勢(shì)頭迅猛，未來發(fā)展前景不可估量。

4.6 充分應(yīng)用信號(hào)處理診斷法

信號(hào)處理方法，顧名思義，就是根據(jù)冶金機(jī)械設(shè)備的特殊信號(hào)來分析、研究其故障。在冶金機(jī)械故障診斷中，通常采用信號(hào)處理診斷法。具體地講，信號(hào)處理方法有自適應(yīng)信號(hào)處理方法、各種光譜方法、時(shí)間序列特征提取方法等。如果冶金機(jī)械設(shè)備的溫度不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，這種特殊的溫度信號(hào)會(huì)發(fā)出報(bào)警，接收器收到這個(gè)故障信息后要進(jìn)行研究分析，以便工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所在。

5 結(jié)語

總之，冶金機(jī)械設(shè)備在安全運(yùn)行過程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，如果不能有效地解決，將影響整個(gè)生產(chǎn)。對(duì)此，員工應(yīng)積極采取有效的故障診斷方案，根據(jù)實(shí)際情況選擇有效的診斷技術(shù)，提高診斷水平，找準(zhǔn)故障所在，解決問題，確保冶金生產(chǎn)順利進(jìn)行。