鋼鐵冶煉出現(xiàn)的設(shè)備問題及解決方案

（1.北方重工壓延設(shè)備分公司研究所，遼寧 沈陽 110141；2.北方重工電控液壓設(shè)備分公司研究所，遼寧 沈陽 110141）

1 鋼鐵行業(yè)的簡介

鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)為主的工業(yè)行業(yè)，它包括金屬鐵、鉻、錳等其它礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)剛加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等行業(yè)，是國家重要的原材料工業(yè)之一。原材料的分類：鋼鐵生產(chǎn)的原材料主要包括鐵礦石、錳礦石、鉻礦石、石灰石、耐火粘土、白云石、菱鐵礦等礦物質(zhì)的原礦機(jī)器成品礦、人造塊礦、鐵合金等化工產(chǎn)品，耐火材料制品，碳素制品等。鐵是鋼鐵產(chǎn)品的初級產(chǎn)品，經(jīng)過進(jìn)一步冶煉就可以得到鋼，鐵經(jīng)過直接冶煉得到的產(chǎn)品是粗鋼，粗鋼經(jīng)過鑄、鍛等方法處理加工就可以成為日常使用的鋼材。

2 異常振動(dòng)帶來的影響

假如在冶煉工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)，那么可能是設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)了潛在的故障，這是大的嚴(yán)重的故障發(fā)生的前兆。專業(yè)人員要對這種現(xiàn)象給予高度的重視，一旦發(fā)生異常振動(dòng)，就要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，將隱患提前消除。假如對這種異常振動(dòng)不予理睬，那么一旦故障真正發(fā)生時(shí)，后悔給企業(yè)的生產(chǎn)造成極大的影響，進(jìn)而影響工藝質(zhì)量，甚至?xí){人身安全。所以，一定要對機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的振動(dòng)給予高度關(guān)注，根據(jù)振動(dòng)出現(xiàn)的不同位置，對原因進(jìn)行判斷，找到故障發(fā)生點(diǎn)，消除隱患，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。另外，轉(zhuǎn)子不平衡在機(jī)械設(shè)備的工作中也會(huì)造成一定的影響，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)真?zhèn)€系統(tǒng)的運(yùn)行，那么在整個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生離心力的作用，它有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度決定。所以，一旦出現(xiàn)頻率幅度的巨大變化，可以判斷是由振動(dòng)產(chǎn)生的不平衡引起的。

3 焊接帶來的弊端焊接的弊端

我們已經(jīng)知道，激光焊接技術(shù)是一種新興的高科技焊接技術(shù)，激光焊接是利用高能量的激光脈沖對微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導(dǎo)向溶化后形成特定熔池來達(dá)到焊接目的。它主要是針對薄壁材料、精密零件等進(jìn)行焊接疊焊。可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、對接焊、疊焊、密封焊等，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小，變型小。可控制，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但是它也同傳統(tǒng)的焊接技術(shù)一樣，有它自身的局限性。鋼鐵行業(yè)中，焊接主要研究對象是熔化焊，而其中明弧焊問題最大。第一，電弧焊的主要有害因素是焊接過程中產(chǎn)生的煙塵一電焊煙塵。特別是焊條手弧焊。如果長期在作業(yè)空間狹小的環(huán)境里來焊接鋼鐵，而且在衛(wèi)生防護(hù)不好的情況下，會(huì)對呼吸系統(tǒng)等造成危害，嚴(yán)重時(shí)易患電焊塵肺。第二，有毒氣體在濃度比較高時(shí)會(huì)引起中毒癥狀。其中特別是臭氧和氮氧化物，它們是電弧高溫輻射作用于空氣中的氧和氮而產(chǎn)生的。第三，弧光輻射是所有明弧焊共同的有害因素，由此引起的電光性眼病是明弧焊的一種特殊職業(yè)病。弧光輻射還會(huì)傷害皮膚，而且會(huì)損壞棉織纖維。最后，有色金屬氣焊時(shí)的主要有害因素，是熔融金屬蒸發(fā)于空氣中形成的氧化物塵煙，和來自焊劑的毒性氣體。

4 故障診斷的主要理論和方法

1971年Beard發(fā)表的博士論文以及Mehra和Peschon發(fā)表的論文標(biāo)志著故障診斷這門交叉學(xué)科的誕生。發(fā)展至今已有30多年的發(fā)展歷史,但作為一門綜合性新學(xué)科——故障診斷學(xué)——還是近些年發(fā)展起來的。從不同的角度出發(fā)有多種故障診斷分類方法,這些方法各有特點(diǎn),但從學(xué)科整體可歸納以下幾類方法。

4.1 基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的診斷方法:該方法以系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),以現(xiàn)代控制理論和現(xiàn)代優(yōu)化方法為指導(dǎo),利用Luenberger觀測器、等價(jià)空間方程、Kalman濾波器、參數(shù)模型估計(jì)與辨識等方法產(chǎn)生殘差,然后基于某種準(zhǔn)則或閥值對殘差進(jìn)行分析與評價(jià),實(shí)現(xiàn)故障診斷。該方法要求與控制系統(tǒng)緊急結(jié)合,是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、容錯(cuò)控制、系統(tǒng)修復(fù)與重構(gòu)等的前提、得到了高度重視,但是這種方法過于依賴系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的精確性,對于非線性高耦合等難以建立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)起來較困難。如狀態(tài)估計(jì)診斷法、參數(shù)估計(jì)診斷法、一致性檢查診斷法等。

4.2 基于系統(tǒng)輸入輸出信號處理的診斷方法:通過某種信息處理和特征提取方法來進(jìn)行故障診斷,應(yīng)用較多的有各種譜分析方法、時(shí)間序列特征提取方法、自適應(yīng)信號處理方法等。這種方法不需要對象的準(zhǔn)備模型,因此適應(yīng)性強(qiáng)。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時(shí)間序列特征提取的診斷方法?；谛畔⑷诤系脑\斷方法等。

2 鋼鐵行業(yè)中故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

鋼鐵行業(yè)中的主要機(jī)械設(shè)備是各種傳動(dòng)設(shè)備和液壓設(shè)備,如軋機(jī)、傳送帶、各種風(fēng)機(jī)等。它們的工作狀況決定了生產(chǎn)效率和鋼鐵冶煉的質(zhì)量,對這些設(shè)備狀態(tài)的在線檢測,能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測出生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況,并給出相應(yīng)的操作和建議。因此建立相應(yīng)的故障診斷系統(tǒng)對整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行特別重要。主要原理是以運(yùn)動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)參量檢測為中心,輔助以溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速和電流等各種參數(shù)的采集,從而對這些大型傳動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行分析和判斷,再進(jìn)行相應(yīng)的處理。整套故障診斷系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元、檢測元件、數(shù)據(jù)通訊單元以及專業(yè)開發(fā)軟件組成。機(jī)械振動(dòng)是普遍存在工程實(shí)際中,這種振動(dòng)往往會(huì)影響其工作精度,加劇及其的磨損,加速疲勞損壞;同時(shí)由于磨損的增加和疲勞損壞的產(chǎn)生又會(huì)加劇機(jī)械設(shè)備的振動(dòng),形成一個(gè)惡性循環(huán),直至設(shè)備發(fā)生故障,導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓、損壞。同時(shí)機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境也是造成機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障主要原因之一,因此,根據(jù)對機(jī)械振動(dòng)信號和工作環(huán)境溫度、濕度的測量和分析,不用停機(jī)和解體方式,就可以對機(jī)械的惡劣程度和故障性質(zhì)有所了解。同時(shí)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)建立相應(yīng)的處理機(jī)制庫,從而針對不同的故障做出相應(yīng)的診斷和處理。

結(jié)語

建立在現(xiàn)代故障診斷技術(shù)上的鋼鐵冶煉設(shè)備故障診斷系統(tǒng),可對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測、通過對其監(jiān)測信號的處理與分析,可真實(shí)地反映出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和松動(dòng)磨損等情況的發(fā)展程度及趨勢,為預(yù)防事故、科學(xué)合理安排檢修提供依據(jù),可以提高設(shè)備的利用效率,產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,對此類故障診斷系統(tǒng)的研究有很深遠(yuǎn)的意義。

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