钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施

摘要：钢铁行业生产过程往往是极具封闭性的系统模式，多种工序之问衔接若是出现了问题或者某一环节设备零件不能正常运行，都会直接影响钢铁冶炼过程。文章主要围绕现阶段钢铁冶炼机械设备故障诊断方面展开了论述与分析。

关键词：故障诊断;钢铁行业;机械设备;钢铁冶炼

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，是钢铁企业非常重要的问题，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。

一、冶炼设备故障诊断概述

钢铁行业冶炼设备的故障诊断技术，随着科学技术的不断发展也得到了创新，美国的冶炼设备故障诊断技术处于领先地位，其研发出的监测故障设备，规格型号各不一样，同时在这一研发过程中还创新了诸多的监测方法。我国与美国比较而言，我国的冶炼设备故障诊断技术起步较晚，而且发展时间比较短。80年代左右才兴起的故障诊断技术，由于当时条件以及各方面因素的限制并没有得到太多的关注，但是随着我国科学技术水平不断提升，这一项故障诊断技术开始在实际工作中，发挥着越来越重要的作用，在众多系统中，钢铁冶炼设备的故障诊断技术正在不断的完善，在大型的旋转机械当中，得到了广泛的应用。

二、钢铁冶炼机械设备故障诊断方法分析

（一）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。

（二）以输出信号为基石出的诊断方法

顾名思义，这种方法主要是通过分析机械设备在运行过程中释放的某些信息，来诊断是否存在异常信号。在钢铁行业生产中，比较常用的分析方法包括小波变换和时间序列提取。通常钢铁冶金机械设备的信号是由确定性信号和平稳随机噪声叠加而成的。由于小波变换模极大值的位置与信号突变之间的关系是一一对应的，将信号故障点与平稳噪声区分开就能够实现故障检测。

（三）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。

三、故障诊断的技术工艺

钢铁冶炼过程中又有很多不同类型的机械设备，通常情况下有不同的液压设备及传动设备，例如传动设备、输送装置、液压设备以及检测装置等。机械设备性能对钢铁冶炼的质量及效率产生了直接影响，所以钢铁企业必须要加强这些机械设备的定期检测、维修及保养工作，保证其功能性能能够安全顺利的运作，机械设备是否能够运转是整个钢铁冶炼能否得到顺利进行的重要前提。钢铁冶炼环境的特殊性，涉及到多种机械设备，因此必须建立高度精确性的故障检测系统，并将机械设备振动特征作为主要工作原理，及时收集转速、压力以及温度等多种参数信息，通过这些数据的分析来判断机械设备运作中可能出现的故障以及机械设备的实际运行状况做出切之可行的处理对策。故障诊断系统以计算机系统为中心，分为检测模块、采集模块以及数据处理模块。

四、故障诊断的科学处理措施

（一）转子不平衡故障处理对策

在机械设备运行的过程中，转子转动质量直接关乎机械系统运行性能。而转子不平衡故障具体表现在转子旋转的频谱图上存在幅值变化，此时如果初步启动机械设备，相应的振动不平衡问题可以从以下几个方面来着手：其一，如果刚性转子出现振动问题，那么需要考虑转子转速是否已经达到了临界值，此时需要测量转子的转动速率，并对比标准转速来进行确定;其二，要区分振动是否是由基础共振所引起的，具体需要借助相位分析来进行确定。如果此時的频率和相位保持一致，那么就是基础共振引发的不平衡问题。而当不同旋转方向上各点的振幅存在相位差速，或者高速和低速状态下的转子转速比较相近，那么就很可能是由于不平衡问题所引发的。

（二）齿轮故障处理对策

齿轮在正常的运转中不仅会对齿面转动力造成影响，还会随转动力变化而变化。一般对于齿轮故障的诊断是采用频域诊断、时域诊断两种方法。当齿轮发生故障时，其频谱三视图之上就会出现变频带现象。另外，频谱图的波形图能够体现出设备振动状况，因而工作人员在采用时域诊断方法是需要通过多组振动加速度数据来提高诊断的精确性。总的来说齿轮故障产生的原因包括制造失误、匹配失误、润滑不良、操作失误。如果齿轮安装失误，则频谱中的调制频率则会降低，且指包括转频和低阶频率。如果齿面表面磨损，则其啮合频率会出现高次谐波分量。如果是局部剥落故障，则其振动的幅值就会出现突条现象。这样根据不同的表现，工作人员可以采取不同的处理措施，如更换齿轮、对位安装等。

五、结束语

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。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。

参考文献：