淺析鋼鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備故障診斷及處理措施

郭 彬

（湖南華菱漣源鋼鐵有限公司，湖南 婁底 417009）

在鋼鐵行業(yè)中，設(shè)備管理成為企業(yè)正常運(yùn)行的關(guān)與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率息息相關(guān)。鋼鐵企業(yè)的發(fā)展模式也發(fā)生了相應(yīng)的改變，從原先的單一模式逐步發(fā)展為生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)一體化的雙向經(jīng)營(yíng)模式，機(jī)械設(shè)備占據(jù)了工業(yè)型企業(yè)的重要位置。其特性決定著生產(chǎn)的效率[1]。因此要?jiǎng)?wù)必加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障檢查工作，及時(shí)跟進(jìn)維護(hù)，保證企業(yè)的日常運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，確保了鋼鐵企業(yè)可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。燒結(jié)主要分為四個(gè)過(guò)程：燒結(jié)料的準(zhǔn)備、配料與混合、燒結(jié)和產(chǎn)品處理[2]。

1 鋼鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的故障診斷現(xiàn)狀

近年來(lái)，對(duì)燒結(jié)設(shè)備故障的診斷工作取得了良好的進(jìn)展。我國(guó)在鋼鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備故障診斷方面，研發(fā)出了很多針對(duì)診斷功能的監(jiān)控設(shè)備，還有許多附加功能，可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)的跟進(jìn)功能。鋼鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備故障診斷的研究相對(duì)較晚，其故障診斷技術(shù)自1980 年開(kāi)始迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)科技技術(shù)得到大大提高，提出了在線的故障診斷系統(tǒng)，成為設(shè)備運(yùn)行保證的關(guān)鍵步驟。在此情況下，逐步智能化的專家故障診斷技術(shù)得到很大的發(fā)展。在大型內(nèi)部旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中，使用最成熟的是燒結(jié)機(jī)械故障診斷技術(shù)，設(shè)備故障診斷技術(shù)有著全面綜合性，將多個(gè)學(xué)科融會(huì)貫通，促進(jìn)煉鋼行業(yè)的蓬勃發(fā)展[3]。

2 燒結(jié)設(shè)備的特點(diǎn)及開(kāi)發(fā)設(shè)備故障診斷的必要性

2.1 燒結(jié)設(shè)備的特點(diǎn)

（1）設(shè)備工作條件復(fù)雜，負(fù)荷不均勻，負(fù)荷重，使用環(huán)境惡劣，出現(xiàn)問(wèn)題的概率較高。例如：?jiǎn)屋伷扑闄C(jī)、圓筒混合機(jī)、環(huán)形冷卻環(huán)冷器、四輥破碎機(jī)等。

（2）關(guān)鍵設(shè)備單一，需要控制的設(shè)備很少。只有主抽風(fēng)機(jī)（包括電動(dòng)機(jī)）和燒結(jié)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

（3）通用設(shè)備很多。例如皮帶機(jī)，直接導(dǎo)致了燒結(jié)設(shè)備中各種類型的減速機(jī)比較多。

2.2 設(shè)備故障診斷的必要性

（1）現(xiàn)代化設(shè)備的主要特征之一是大規(guī)模、連續(xù)化、高速化和自動(dòng)化。燒結(jié)設(shè)備是冶金行業(yè)設(shè)備鏈中重要的一環(huán)，一旦環(huán)中出現(xiàn)問(wèn)題，造成的連鎖損失就非常大，因此設(shè)備故障診斷有助于減少損失。

（2）現(xiàn)代生產(chǎn)的連續(xù)化越來(lái)越高，對(duì)設(shè)備進(jìn)行不解體監(jiān)測(cè)和診斷的要求越來(lái)越高，設(shè)備故障診斷技術(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題。

（3）鋼鐵公司經(jīng)驗(yàn)豐富的老員工越來(lái)越少，而年輕的維護(hù)人員和技術(shù)人員往往缺少一些經(jīng)驗(yàn)，不能人為進(jìn)行校準(zhǔn)的判斷。因此，使用工具已成為當(dāng)今故障診斷的主要方法。

3 燒結(jié)機(jī)械設(shè)備故障診斷模型

3.1 燒結(jié)設(shè)備分類

根據(jù)燒結(jié)設(shè)備在生產(chǎn)中占據(jù)了重要的地位，其停產(chǎn)也會(huì)為企業(yè)帶來(lái)巨大的損失，在考慮設(shè)備診斷方法的同時(shí)，將燒結(jié)設(shè)備分為以下幾類。

（1）A 級(jí)設(shè)備。它主要包括燒結(jié)機(jī)的主抽風(fēng)機(jī)和燒結(jié)機(jī)的柔性傳動(dòng)系統(tǒng)。損壞可能會(huì)導(dǎo)致完全停產(chǎn)，概率為100%。

（2）B 級(jí)設(shè)備。主要包括其他風(fēng)機(jī)、重型減速機(jī)；損壞后將導(dǎo)致部分停產(chǎn)，概率為50%～100%。

（3）C 級(jí)設(shè)備。主要包括普通減速機(jī)，電力管道等設(shè)備；損壞后果部分停產(chǎn)或不影響生產(chǎn)，停產(chǎn)概率為0%～50%。

3.2 燒結(jié)機(jī)械設(shè)備診斷模型的特點(diǎn)

（1）以振動(dòng)理論為核心，設(shè)備的主要故障診斷方法是振動(dòng)診斷，采用其他方法同時(shí)進(jìn)行綜合判斷。

（2）主要是簡(jiǎn)單的診斷，再輔以精確的診斷。對(duì)簡(jiǎn)單診斷判斷為“可能有點(diǎn)異?！钡脑O(shè)備，如有必要可以進(jìn)一步做精密的診斷。

（3）關(guān)鍵設(shè)備（主要是A 類設(shè)備）采用在線故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（4）各種診斷方法相輔相成。同時(shí)A、B、C 類設(shè)備能夠相互轉(zhuǎn)換，不能孤立地看待。在特殊情況下，任何設(shè)備都可能發(fā)展成為A 類設(shè)備。

3.3 燒結(jié)設(shè)備過(guò)程異常診斷方法

現(xiàn)在的故障診斷方法以下幾種形式：以分析模型、信號(hào)處理、知識(shí)為基本的三種診斷方法。燒結(jié)過(guò)程具有一定的復(fù)雜性，所以不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，因此在燒結(jié)過(guò)程中異常診斷專家系統(tǒng)也不能正常應(yīng)用。

故障診斷的整個(gè)過(guò)程有以下幾個(gè)步驟：①對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)特征進(jìn)行檢查；②在檢測(cè)到的信號(hào)中提取相關(guān)的數(shù)據(jù)；③確定系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，標(biāo)記異常狀況。從檢測(cè)到的根據(jù)證據(jù)和其他診斷的信息中進(jìn)行分析。

燒結(jié)異常診斷的分析是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行分析，從信息分析方面來(lái)看，生產(chǎn)系統(tǒng)中的各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與燒結(jié)過(guò)程中的數(shù)據(jù)一致。

隨著Internet 的發(fā)展，線上交互已經(jīng)成為用戶和系統(tǒng)之間的溝通方式。針對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，專家系統(tǒng)也進(jìn)行了相擁的改進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)的方面將使人和機(jī)器互動(dòng)進(jìn)行完美融合。它的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易學(xué)，不需要專業(yè)的培訓(xùn)，用戶只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以輕松地在相關(guān)領(lǐng)域獲得專業(yè)的在線技術(shù)支持和幫助，減少使用難度。

4 鋼鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備故障的處理措施

設(shè)備安全是現(xiàn)代生產(chǎn)的基本安全保障，是保證企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性工作。在系統(tǒng)運(yùn)行中，提高準(zhǔn)確性并提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和能損，這一系列的改進(jìn)措施和企業(yè)配置的技術(shù)設(shè)備水平與企業(yè)運(yùn)營(yíng)水平密切相關(guān)。

在現(xiàn)有的設(shè)備管理中，要大大提升現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備的水平，不斷改進(jìn)設(shè)備技術(shù)和材料，依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的維護(hù)、改革和升級(jí)，是設(shè)備具有規(guī)?；?、高精度、高技術(shù)等先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化水平，實(shí)現(xiàn)提高設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)率，從而降低企業(yè)的生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

（1）通過(guò)研究并引進(jìn)新技術(shù)，可以解決或改革設(shè)備周期轉(zhuǎn)換不力的問(wèn)題，是設(shè)備的運(yùn)行周期增加，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）加強(qiáng)設(shè)備檢修的過(guò)程的監(jiān)督化管理，提高維修的質(zhì)量要求，按設(shè)備不同的復(fù)雜程度進(jìn)行針對(duì)性維修，使生產(chǎn)運(yùn)行的周期可以穩(wěn)定運(yùn)行。在各種維護(hù)的工作中，每個(gè)維護(hù)項(xiàng)目都應(yīng)配有明確的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和檢查員。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)監(jiān)視維護(hù)的全周期的維修工作，保證維護(hù)的質(zhì)量處于合格的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）加強(qiáng)備件、材料的管理工作，嚴(yán)格驗(yàn)收制度。備件、材料的優(yōu)劣是決定設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，是穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。因此在備件、材料的管理方面作了許多工作，建立了一整套翔實(shí)有效的設(shè)備備件、材料管理制度，保證了備件、材料的計(jì)劃申報(bào)、廠家選擇、供貨調(diào)撥、入廠驗(yàn)收等工作有序有節(jié)，全面滿足生產(chǎn)需求。

（4）加強(qiáng)零備件管理，建立嚴(yán)格的驗(yàn)收制度。備件和材料的質(zhì)量是保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，也是持續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行的基礎(chǔ)。因此，在備件和材料的管理方面應(yīng)該加大投入，對(duì)設(shè)備備件和材料管理應(yīng)建立一套雙重全面的系統(tǒng)，保證按計(jì)劃進(jìn)行備件、申報(bào)材料、選擇制造商，物資分配、工廠驗(yàn)收等工作。充分滿足生產(chǎn)需要，質(zhì)量保證協(xié)議與供應(yīng)合應(yīng)同時(shí)簽署，并根據(jù)備件和材料的有效使用周期進(jìn)行結(jié)算，可最大化的保證備件和材料的質(zhì)量。

（5）加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的點(diǎn)檢工作。將工作檢查、專職檢查和專業(yè)檢查有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。設(shè)備點(diǎn)檢是設(shè)備管理工作中的重點(diǎn)項(xiàng)目，只有通過(guò)檢查設(shè)備等工作，才能準(zhǔn)確的掌握設(shè)備的技術(shù)狀況，進(jìn)行有效的計(jì)劃維護(hù)、維持和提高設(shè)備的運(yùn)行性能，防止事故的發(fā)生，從而保證延長(zhǎng)零件的更換時(shí)間，減少停機(jī)的時(shí)間，提高設(shè)備的有效運(yùn)行率，確保穩(wěn)定持續(xù)的生產(chǎn)，降低維護(hù)成本。圍繞專職檢查，依靠專業(yè)化程序，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全方位的檢查，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀況始處于良好狀態(tài)，以防設(shè)備出現(xiàn)帶病運(yùn)行，減少設(shè)備的突發(fā)狀況，保證正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)平穩(wěn)運(yùn)行。

4.1 A 類設(shè)備的故障診斷

A 類設(shè)備主要是指：主抽風(fēng)機(jī)（包括電動(dòng)機(jī)），采用的方法有兩種，一種是在線故障診斷系統(tǒng)，另一種是油液分析。在線故障診斷系統(tǒng)為主要功能，油液分析為輔助功能。

4.2 B 類設(shè)備的故障診斷

（1）振動(dòng)巡檢系統(tǒng)。通過(guò)分析電機(jī)定子電流的振動(dòng)幅度和頻譜，可以準(zhǔn)確地診斷電機(jī)故障的原因。電流分析方法可用于故障條、氣隙偏心、轉(zhuǎn)子不平衡和定子繞組故障的診斷，如果電機(jī)的氣隙偏心，會(huì)導(dǎo)致氣隙方向磁導(dǎo)率失衡，使定子電流產(chǎn)生諧波。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組失去平衡時(shí)，定子電流將以定子電流的基頻的位置出現(xiàn)，以準(zhǔn)確判斷轉(zhuǎn)子斷條的故障。

（2）軸承故障檢測(cè)方法。車輪軸承的損傷是車輪故障中最常見(jiàn)的問(wèn)題。在車輪軸承上經(jīng)常會(huì)遇到滾珠缺陷和支架的斷裂等故障。如果軸承損壞而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而繼續(xù)操作，不僅會(huì)進(jìn)一步加速車輪的磨損，而且還會(huì)導(dǎo)致車輪脫軌，并造成故障使燒結(jié)設(shè)備關(guān)停。

車輪軸承故障的主要原因：潤(rùn)滑效果不好、系統(tǒng)中卷入雜質(zhì)。在燒結(jié)過(guò)程中，高溫使軸承潤(rùn)滑油減少，連接膜變薄，軸承潤(rùn)滑度不高，摩擦系數(shù)增加。其次，車輪軸承在粉塵環(huán)境中，往往會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入軸承，這些粉塵增加了油脂固化的程度，使?jié)櫥阅芟陆担斐奢S承球的磨損嚴(yán)重，載荷和振動(dòng)影響較大，從而使軸承損傷、車輪卡阻、脫落、車輪蓋開(kāi)裂等問(wèn)題。

4.3 C 類設(shè)備的故障診斷

皮帶輸送機(jī)作為生產(chǎn)系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵因素，其故障檢測(cè)尤為重要，如果不能進(jìn)行全面故障排查，就很容易發(fā)生事故，從而危及個(gè)人安全，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行診斷：輸送帶異常噪聲、輸送帶表面運(yùn)行、輸送帶運(yùn)輸、發(fā)動(dòng)機(jī)斷裂、使用壽命。當(dāng)產(chǎn)生噪聲時(shí)，軸承座的損壞往往是軸承座產(chǎn)生咯咯聲的原因；產(chǎn)生異常噪聲和周期振動(dòng)的輥?zhàn)釉肼暤闹饕蚴牵褐圃燧佔(zhàn)拥臒o(wú)縫鋼管壁的薄厚不均勻還伴隨巨大的離心力；在加工軸承時(shí)，軸承孔的中心與外圓中心是不同的。

當(dāng)皮帶運(yùn)輸機(jī)的斷面跑偏時(shí)，可以通過(guò)觀察托輥組的位置來(lái)觀察皮帶的跑偏程度，也可以通過(guò)檢查驅(qū)動(dòng)滾筒與改向滾筒的位置檢查跑偏程度；皮帶輸送機(jī)的分布可以通過(guò)觀察皮帶凹部懸掛狀態(tài)來(lái)檢測(cè)，帶的凹部的曲率偏差導(dǎo)致皮帶懸掛帶容易分離槽形輥組，使槽角變小，導(dǎo)致部分物料溢出；轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的物料主要在導(dǎo)槽，落料斗等處，可以通過(guò)觀察這幾個(gè)地方來(lái)檢測(cè)物料的運(yùn)輸情況。

5 設(shè)備故障檢查的工作思路

降低設(shè)備故障率，可以確保設(shè)備具有計(jì)劃規(guī)劃、秩序的運(yùn)行，保企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)任務(wù)順利完成，將企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提升到新水平，將經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略提升到新的高度。

維護(hù)經(jīng)濟(jì)并不是在大修和維護(hù)過(guò)程中單方面追求省工和維護(hù)成本，從而導(dǎo)致維護(hù)水平降低。要杜絕以往的出現(xiàn)故障就換設(shè)備的錯(cuò)誤想法，充分的理解維護(hù)也可以纏上巨大的經(jīng)濟(jì)效益，樹立起“先維修設(shè)備，然后再更新備件”在不更新可維修設(shè)備的基礎(chǔ)上大力開(kāi)展維修，節(jié)約并且發(fā)動(dòng)員工的團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新思維，挖掘設(shè)備的利用價(jià)值，并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

企業(yè)發(fā)展的第一生產(chǎn)力是要保證科學(xué)技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展。良好的裝備設(shè)備改造技術(shù)可以大大的節(jié)約企業(yè)的投資成本，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。生產(chǎn)運(yùn)行基本的問(wèn)題可以在定期的維修檢查中進(jìn)行解決。應(yīng)該積極地推進(jìn)投資少、見(jiàn)效快、實(shí)效高的技改項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提升，增加經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)積極推廣并且完善技術(shù)改造投資效益評(píng)價(jià)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行逐步技術(shù)改造，例如，實(shí)施厚材料層燒結(jié)、小球燒結(jié)等技術(shù)，進(jìn)行改造后可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可以將燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行有效提高，還可以降低運(yùn)營(yíng)程序的能損，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化提升。

6 結(jié)語(yǔ)

利用現(xiàn)有的診斷技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和故障診斷，可以最大程度的降低設(shè)備運(yùn)行中安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，并促進(jìn)鋼鐵工業(yè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。作為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，鋼燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量與生產(chǎn)的質(zhì)量和效率有關(guān)。本文探討了常見(jiàn)的故障診斷方法和處理對(duì)策，為鋼燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的檢修和維護(hù)提供參考。