應用PDCA循環(huán)提高HRM1250立式磨機作業(yè)率

韓劍（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽 122000）

PDCA循環(huán)是全面質(zhì)量管理所應遵循的科學程序。PDCA的活動程序具體分為四階段：P（Plan）計劃階段，包括現(xiàn)狀調(diào)查、原因分析、確定主因、制定對策；D（Do）執(zhí)行階段，按對策要求進行實施；C（Check）檢查階段，針對目標檢查實施效果；A（Action）處理階段，制訂鞏固措施、防止問題再發(fā)生，提出遺留問題及下步打算。

如今，企業(yè)越來越重視產(chǎn)品質(zhì)量環(huán)節(jié)，而PDCA循環(huán)的應用和推廣，可以解決高爐噴煤制粉生產(chǎn)實際中影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的問題。通過借鑒和行業(yè)學習，利用PDCA循環(huán)對生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)中制約HRM1250立式磨機作業(yè)率的問題進行了分析、處理，使磨機作業(yè)率和制粉產(chǎn)量均得到提高。

1 P計劃階段

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

提高噴煤量是高爐降低焦比、降低生產(chǎn)成本的重要措施。為解決現(xiàn)有噴煤制粉系統(tǒng)制粉能力不足的問題，決定新建制粉系統(tǒng)，但受設備訂貨周期限制，新系統(tǒng)尚未投產(chǎn)。目前，如何在2臺HRM1250立式磨機生產(chǎn)運行下最大限度的提高制粉產(chǎn)量、提高高爐噴煤量是急需解決的問題。為實現(xiàn)2臺HRM1250磨機制粉產(chǎn)量及高爐噴煤量最大化，應用PDCA循環(huán)提高HRM1250立式磨機作業(yè)率，磨機原作業(yè)率為80.4%，設定目標為提高作業(yè)率到85%。

根據(jù)活動開展之前的HRM1250立式磨機運行日志和檢修情況記錄，對磨機作業(yè)率進行統(tǒng)計，如表1所示；將造成停機的各項原因及情況匯總為磨機停機明細表，如表2所示。

表1 活動開展前磨機作業(yè)率

表2 磨機停機明細

由表2可以看出，減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的停機時間所占比例較大，其中減速機打齒故障雖發(fā)生頻率不高，但其造成的停機時間較長。為了確定減速機打齒故障是否為偶然發(fā)生的意外故障，技術人員對此項故障做了進一步調(diào)查，并將7次減速機打齒故障情況匯總形成調(diào)查表，如表3所示。

調(diào)查結(jié)果表明減速機打齒故障并不是偶然發(fā)生的意外故障，2臺磨機的減速機都有發(fā)生，其中第1次和第2次故障之間1號減速機在更換傘齒后僅31天就又發(fā)生打齒故障，發(fā)生斷齒的齒輪為螺旋傘齒及二段齒。由于該減速機為立式減速機，拆裝需要將磨機殼體、磨盤、襯板移出才能進行檢修，更換減速機后還需要空試磨合，因此造成磨機停機時間較長。

表3 減速機打齒故障調(diào)查表

減速機和磨機曲臂是HRM1250立式磨機的關鍵部件，出現(xiàn)頻繁損壞對生產(chǎn)影響較大，這兩項部件故障造成的停機時間占磨機總停機時間的比例較大，達到60.78%,是提高HRM1250立式磨機作業(yè)率的主要制約因素，因此把這兩項故障作為要解決的關鍵問題。

1.2 原因分析

對減速機打齒故障和曲臂斷裂故障進行原因分析，其PDCA關聯(lián)圖如圖1所示。經(jīng)過原因分析，找出引起減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的12個末端因素。

圖1 PDCA關聯(lián)圖

1.3 確定主因

1.3.1 設備部件設計不合理

確認方法：企業(yè)間對標。

論證過程：在使用相同生產(chǎn)制造廠家同類型設備生產(chǎn)，且原煤硬度、磨機操作壓力等參數(shù)基本一致的前提下，發(fā)現(xiàn)對標的其他企業(yè)發(fā)生減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的頻率相對較低，說明設備部件設計是合理的。

論證結(jié)論：排除設備部件設計不合理造成的影響，此項非主因。

1.3.2 備件質(zhì)量不合格

確認方法：備品備件驗收檢測。

論證過程：對廠家隨備品備件提供的 《產(chǎn)品質(zhì)量證明書》進行查驗，該資料中材料理化性能報告、超聲波探傷報告、熱處理檢驗報告的數(shù)據(jù)齊全完整、真實可信。對到貨的備件進行驗收，減速機齒輪硬度、尺寸、外觀檢查均合格，曲臂材質(zhì)、尺寸規(guī)格、外觀檢查也全部合格。對現(xiàn)場使用情況進行檢查，損壞備件裂紋斷面及周圍未發(fā)現(xiàn)缺陷。

論證結(jié)論：排除備品備件質(zhì)量不合格造成的影響，此項非主因。

1.3.3 油質(zhì)不符合要求及油溫控制不好

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查及分析。

論證過程：經(jīng)過對損壞的螺旋傘齒和二段齒進行觀察分析，損壞的齒輪磨損很小，沒有鼓泡、起皮、凹坑等點蝕現(xiàn)象，證明螺旋傘齒和二段齒損壞不是由潤滑不足引起的。

論證結(jié)論：排除油質(zhì)不達標和油溫失控造成的影響，此項非主因。

1.3.4 安裝沒有達標

確認方法：檢修質(zhì)量管理情況調(diào)查。

論證過程：根據(jù)《圓柱齒輪減速機》（GB1130-70）中相關規(guī)定及原廠提供對應減速機的技術要求等資料，制定了符合設備實際情況的作業(yè)指導書和檢修驗收規(guī)范。在實際施工中，要求檢修人員嚴格按照作業(yè)指導書操作，檢修完成嚴格按照檢修驗收規(guī)范進行驗收，驗收合格率為100%。

論證結(jié)論；排除安裝工程存在違章操作造成的影響，此項非主因。

1.3.5 未按要求調(diào)試

確認方法：檢修質(zhì)量管理情況調(diào)查。

論證過程：減速機裝配檢修完成，按要求空負荷運轉(zhuǎn)4 h。對于檢驗記錄進行調(diào)查，確定每次減速機裝配完成均按要求進行調(diào)試，合格后方進行帶負荷運行。

論證結(jié)論：排除未經(jīng)調(diào)試及調(diào)試流程不符要求造成的影響，此項非主因。

1.3.6 限位保護裝置失效

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查及分析。

論證過程：限位保護裝置的主要作用是在磨機穩(wěn)定煤層被破壞時，及時阻止磨盤和磨輥直接接觸，從而有效地避免磨機劇烈振動、磨機瞬間過載的情況發(fā)生。由于之前對限位保護裝置的作用和原理認識不足，忽視了對其的維護，現(xiàn)場檢查限位螺栓，發(fā)現(xiàn)螺栓松動，無法起到保護作用，磨盤磨輥間隙為0 mm，即磨盤磨輥已經(jīng)緊密接觸時，限位螺絲仍有很大間隙，可能發(fā)生瞬間過載或荷載過高的情況。

“一國之內(nèi)，在四周白色政權的包圍中，有一小塊或若干小塊紅色政權的區(qū)域長期地存在，這在世界各國從來沒有的事”。[2](P48)方志敏等帶著強烈的求實和實踐精神，他們不等不靠、不照搬照抄，而是從革命斗爭實際出發(fā)，運用馬克思主義的立場、觀點來思考解決問題，創(chuàng)造性地開展工作。從創(chuàng)建工農(nóng)武裝，建立贛東北根據(jù)地，到實行工農(nóng)武裝割據(jù)，摸索出軍隊、土地革命和根據(jù)地紅色政權建設“三位一體”的經(jīng)驗模式。實行“有根據(jù)地的、有計劃地建設政權的、深入土地革命的、擴大人民武裝”的路線，[3](P554)波浪式地發(fā)展政權，使紅軍和根據(jù)地不斷擴大。蘇區(qū)處處有“活躍躍”的創(chuàng)造。

論證結(jié)論：查明由于限位保護裝置失效，磨盤磨輥間隙為零，造成機械磨損，此項為主因。

1.3.7 大塊雜物入磨

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查及分析。

論證過程：分析磨機的工作原理，磨煤時，液壓壓力通過曲臂傳導至磨輥，作用于磨盤的煤層上，磨盤由電機減速機帶動做旋轉(zhuǎn)運動。當磨盤內(nèi)進入大塊雜物或斷煤時，磨盤上穩(wěn)定的煤層遭到破壞，在缺少限位保護裝置的情況下，磨輥的壓力和電機帶動減速機的轉(zhuǎn)動力矩產(chǎn)生直接作用，瞬間產(chǎn)生較大沖擊力，使磨機發(fā)生劇烈振動。故障調(diào)查發(fā)現(xiàn)，減速機斷齒齒輪沒有點蝕和磨損嚴重的情況，瞬間產(chǎn)生的較大沖擊力應是導致斷齒的主要因素，曲臂斷裂同樣是瞬間較大沖擊力作用的結(jié)果。統(tǒng)計磨機進入大塊雜物（＞60 mm以上的石塊、木塊、鐵塊等）造成磨機劇烈振動的頻率平均高達20次/月。

論證結(jié)論：查明由于大塊雜物入磨，沖擊力瞬間劇增，致使部件損壞，此項為主因，。

1.3.8 立磨斷煤

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查及分析。

論證過程：磨機運行過程中突然斷煤也是造成磨機振動的原因之一。磨機斷煤后，煤層逐漸減薄，如果一直未采取措施，3～5 min后磨機才開始振動。事實上，磨機斷煤可以在主控室發(fā)現(xiàn)，并有安全連鎖報警可以馬上采取抬輥措施。統(tǒng)計顯示由于磨機斷煤造成振動的情況較少，平均2次/月。

1.3.9 操作壓力高

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查。

論證過程：磨機原廠家提供的使用說明書要求操作壓力不可以高于16 MPa,實際生產(chǎn)中操作壓力均低于12 MPa,并且磨機正常運行時主電機電流約為240 A，不高于磨機額定電流297 A，說明磨機正常生產(chǎn)時，操作壓力符合要求。

論證結(jié)論：排除操作壓力過高造成荷載過高的影響因素，此項非主因。

1.3.10 責任心不強

確認方法：故障原因調(diào)查統(tǒng)計。

論證過程：通過實行崗位責任制及日清日結(jié)考核制度，崗位人員責任心得到提高,沒有發(fā)生一起因人為責任導致的設備故障。

論證結(jié)論：排除崗位操作者責任心不強的影響因素，此項非主因。

1.3.11 操作方法不當

確認方法：現(xiàn)場調(diào)查及分析。

論證過程：根據(jù)擬定的標準化作業(yè)指導書，磨機運行過程中進入大塊雜物發(fā)生劇烈振動時，先啟動液壓油泵，再進行抬輥操作。事實上這種抬輥操作需要2 min左右的時間，此種操作方法基于撤銷產(chǎn)生振動的兩種作用力中的一種即磨輥壓力，處理速度慢，磨機振動時間長，發(fā)生減速機打齒及曲臂斷裂的可能性大大增加。

論證結(jié)論：查明由于操作方法不當，導致處理時間過長，造成磨機部件受損，此項為主因。

1.4 制定對策

通過對引起減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的12個末端因素進行原因分析，確認3個因素為主要原因。針對3個主因，制定了相應的對策，如表4所示。

表4 對策表

2 D執(zhí)行階段

2.1 限位保護裝置改造

對2臺磨機的限位保護裝置進行修復，重新更換限位螺栓，增加防止松動的備母，加厚螺紋底座高度，并在磨機停機狀態(tài)下進行調(diào)整，保證限位螺栓到位時，磨盤磨輥間隙在10～13 mm（間隙過大使磨輥不能作用在煤上，影響粉磨效果）。同時，每周都對限位保護裝置進行檢查，發(fā)現(xiàn)磨盤磨輥間隙變小立即進行調(diào)整。

磨機限位裝置修復并調(diào)整合適后，靜態(tài)實測磨盤磨輥間隙為10.2～11.5 mm。同時落實檢查檢修工作，每周測量磨輥間隙，檢查結(jié)果顯示磨輥間隙為10.6～11.3 mm，符合制定的標準?，F(xiàn)場觀察，限位裝置修復后，當有大塊雜物進入磨機，磨機振動幅度和聲音明顯減小，起到了保護作用，達到了預期目標。

2.2 配煤斗箅板改造

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，用于避免大塊雜物入磨的配煤斗箅板存在設計與具體實際生產(chǎn)需求有偏差的情況，不能最大限度發(fā)揮有效作用。生產(chǎn)使用的原煤全部為洗精煤，粒度小于25 mm，且大部分粒度為5～10 mm，而配煤斗箅板孔為100 mm×500 mm的長方形孔，尺寸太大。磨機振動主要是由大于60 mm的“三塊”（石塊、木塊、鐵塊）入磨造成的。由于配煤斗箅板孔的孔徑大于“三塊”的粒度，箅板孔無法起到應有作用。

研究制定解決方案，決定重新制作配煤斗箅板，箅板孔改為60 mm×60 mm的方孔,避免大于60 mm的“三塊”入磨，保證下煤。重新制作的配煤斗箅板的抗沖擊性較好，可以滿足要求。同時，要求配煤崗位上料前對煤中“三塊”進行清理。

配煤斗箅板改造后，在應用擴展PDCA循環(huán)期間，大塊雜物進入磨機造成磨機振動僅發(fā)生了3次。實際平均0.6次/月，應用效果好于預期目標的平均2次/月。

2.3 操作方法優(yōu)化

來自磨輥的液壓壓力和電機帶動減速機的轉(zhuǎn)動力矩產(chǎn)生直接作用是造成磨機振動的直接原因。當振動發(fā)生時，快速撤除任何一個力都可以起到停止磨機振動的效果。當前操作采用的撤除磨輥壓力的方式需要時間為2 min左右，不能達到快速停止振動的效果，而采取電機停機的方法可以快速停止磨機振動，處理時間最長不超過30 s。

針對磨機振動時先停主電機的操作方法，經(jīng)電氣自動化專家認證合格后予以實施，并對崗位操作人員進行培訓。

采用新操作方法后，電機停機平均處理時間進一步縮短到20 s，最大限度保護了磨機部件，避免部件損壞。每次發(fā)生磨機振動停機后，認真檢查減速機、曲臂，沒有發(fā)生部件損壞的現(xiàn)象。

3 C檢查階段

通過對策實施，磨機作業(yè)率大幅提高。原作業(yè)率為80.4%，設定目標為提高作業(yè)率到85%，應用PDCA循環(huán)后實現(xiàn)了2臺HRM1250磨機產(chǎn)量的最大化，磨機作業(yè)率提高到89.6%，如表5所示。說明主因確認準確，對策實施有效，實現(xiàn)了設定目標并超額完成。2臺HRM1250立式磨機在活動見效5個月內(nèi)產(chǎn)量共提高8 390 t，同時節(jié)約了減速機螺旋傘齒、二段齒、磨機曲臂備件及維修費用。

表5 應用PDCA循環(huán)后磨機作業(yè)率

4 A處理階段

為進一步鞏固實施成果，采取以下措施：將HRM1250立式磨機限位裝置定期檢查維護工作制度及標準加入《磨機點檢卡》，落實到班組設備管理節(jié)點中。依據(jù)生產(chǎn)實際情況對《配煤崗位標準化作業(yè)》進行修訂，將上料前對煤中“三塊”進行清理寫入崗位作業(yè)要求。同時修訂《立磨崗位標準化作業(yè)》將“磨機振動應急處理”改為“發(fā)現(xiàn)磨機劇烈振動立即停止磨機主電機，系統(tǒng)停止后進行檢查”。新的作業(yè)標準經(jīng)由廠機關技術、設備管理及行政部門審批后正式落實實施。推動質(zhì)量管理的融合，在企業(yè)生產(chǎn)實踐中將PDCA循環(huán)與6S管理進行環(huán)節(jié)銜接，開展質(zhì)量管理的優(yōu)勢整合。

5 應用效果

通過建立質(zhì)量管理小組，利用PDCA循環(huán)對生產(chǎn)工藝及設備運行環(huán)節(jié)中制約HRM1250立式磨機作業(yè)率的因素進行分析、確認主因，并制定對策、實施對策，進而對效果進行鞏固，提高了磨機作業(yè)率和制粉產(chǎn)量，且在活動見效5個月內(nèi)，減速機打齒故障和磨機曲臂斷裂一次也沒有發(fā)生。

（1）磨機作業(yè)率提高?；顒覦執(zhí)行階段后期至A處理階段完成，2臺HRM1250立式磨機作業(yè)率達到89.6%，比活動之前的80.4%提高了9.2%。

（2）制粉產(chǎn)量提高。2臺HRM1250立式磨機在開展PDCA循環(huán)后月平均制粉產(chǎn)量提高，由活動前的13 076 t，提高到活動見效后的14 754 t，實現(xiàn)了HRM1250立式磨機產(chǎn)量的最大化，且月平均制粉產(chǎn)量最高達到15 000 t。2臺HRM1250立式磨機在活動見效5個月內(nèi)產(chǎn)量共提高8 390 t。

6 結(jié)語

應用PDCA循環(huán)后HRM1250立式磨機作業(yè)率顯著提高。通過提高立磨機作業(yè)率，制粉產(chǎn)量提高，高爐噴煤量提高，改善了制粉能力不足的問題，降低了焦比，減少了焦炭消耗，起到了降本增效、減少能耗及環(huán)境污染的作用。PDCA循環(huán)屬于質(zhì)量管理體系中的一部分，是一個綜合的循環(huán)，四個階段，緊密相連，使工作步驟更加條理化、系統(tǒng)化、圖形化、科學化。PDCA循環(huán)注重在生產(chǎn)中的應用和實踐，是質(zhì)量管理體系建立與優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，通過對質(zhì)量管理的重視與投入，為實現(xiàn)讓鋼鐵更綠色更智能的目標提供保障。