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鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷

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鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷

摘要:鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)模式具有封閉性、連續(xù)性特征,涵蓋了多種工序,然而工序之間銜接一旦出現(xiàn)問題或者說其中一道工序設(shè)備零件無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),都會影響到鋼鐵冶煉質(zhì)量。本文主要對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷方法進(jìn)行了介紹,并深入分析了鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷的科學(xué)處理措施。

關(guān)鍵詞:鋼鐵;冶煉機(jī)械設(shè)備;故障;處理

一、鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷方法介紹

(一)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備一旦投入生產(chǎn)之后,機(jī)械設(shè)備將進(jìn)入高強(qiáng)度工作狀態(tài)之中,因此,容易出現(xiàn)一些故障,如果不及時(shí)進(jìn)行處理將會影響到整個生產(chǎn)效率與質(zhì)量。在針對機(jī)械設(shè)備故障時(shí),常常會用到系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型診斷方法,通過建立數(shù)學(xué)模型,并與機(jī)械操作系統(tǒng)相融合,然后通過參數(shù)模型估計(jì)技術(shù)、等價(jià)空間方程技術(shù)、Kalman濾波器、Luenberger觀測器等等比較先進(jìn)的工藝技術(shù),對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷與分析,該診斷與分析流程主要包括“故障監(jiān)控、故障診斷、故障分析、故障修復(fù)”等等。所以,在對故障診斷的過程中,對于數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建具有比較高的要求,倘若在精度上未能達(dá)標(biāo),那么則會影響到診斷的準(zhǔn)確性。[1]

(二)信號處理

鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中會有對應(yīng)的信號顯示,而信號處理診斷方法則是以判斷機(jī)械設(shè)備對應(yīng)信號是否存在異常為基礎(chǔ),從而明確機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的信號是否符合正常標(biāo)準(zhǔn),倘若出現(xiàn)異常信號或者故障類特征等等,則可以確定鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備所出現(xiàn)的故障類型。比如,在鋼鐵冶煉的過程中,機(jī)械設(shè)備中設(shè)置了對應(yīng)的速度傳感器、溫度傳感器,并分別負(fù)責(zé)接收機(jī)械設(shè)備的速度信號與溫度信號。通過信號處理診斷方法,能夠?qū)C(jī)械設(shè)備速度信號、溫度信號進(jìn)行診斷與檢測,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中存在的問題,及時(shí)進(jìn)行處理、目前,鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障信號診斷常用方法主要有:時(shí)間序列特征提取法、譜分析法、自適應(yīng)信號處理法等等。信號處理診斷方法與系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型診斷方法相對比,前者的適用性更強(qiáng)。

(三)人工智能

以智能技術(shù)、自動化技術(shù)為核心的人工智能診斷故障方法,能夠?qū)︿撹F冶煉機(jī)械設(shè)備的故障實(shí)現(xiàn)自動化、智能化診斷,目前已經(jīng)是故障診斷方法中最為重要的一種,有著良好的發(fā)展前景。人工智能診斷方法需要設(shè)置復(fù)雜的體系,同時(shí)也不需要設(shè)備構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,該方法與鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的操作系統(tǒng)能夠很好的融合,能夠針對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測與診斷,是目前效率、精準(zhǔn)率最高的方法。人工智能故障診斷方法以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測體系為基礎(chǔ),同時(shí)融合了模糊數(shù)學(xué)理論,因此,與鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備操作系統(tǒng)特別相適應(yīng)。同時(shí),該故障診斷方法設(shè)置了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測診斷系統(tǒng)、模糊邏輯智能診斷反映系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)以及故障診斷管理系統(tǒng)等等。人工智能是科學(xué)研究領(lǐng)域非常重視的一個部分,因此,該方法還有巨大的提升空間。[2]

(四)其他診斷方法

除開上述三種故障診斷方法之外,在對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行診斷時(shí)還有一些其他診斷方法比較實(shí)用,例如,灰色關(guān)聯(lián)診斷識別技術(shù)、運(yùn)行模式故障診斷技術(shù)等等,這些診斷方法通過不斷的完善,還衍生出了耦合混合新型故障診斷技術(shù)。因此,在對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行診斷的過程中,需要結(jié)合實(shí)際情況而定。

二、鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷的科學(xué)處理方法

(一)轉(zhuǎn)子不平衡的處理方法

在鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的質(zhì)量關(guān)系到機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,倘若出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡的情況,勢必會影響到整個冶煉過程?;谵D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的基本性質(zhì)來講,在實(shí)際運(yùn)作的過程中必然有幅值方面的變化,一旦開始啟動、運(yùn)作,由于各方面因素的作用,極有可能出現(xiàn)振動不平衡的情況,因此,可以從以下方面來進(jìn)行處理:第一,轉(zhuǎn)子在實(shí)際轉(zhuǎn)動過程中一旦出現(xiàn)振動,首先需要的是進(jìn)行全面觀察,并對轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行分析,看是否已經(jīng)到臨界值;同時(shí),需要及時(shí)測量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速率,并將其與標(biāo)注速率進(jìn)行對比。第二,在確定振動是否是因?yàn)榛A(chǔ)共振所引發(fā)時(shí),可以采用相位分析法。如果此時(shí)相位與頻率保持著一直,則可以判斷出引起振動不平衡額原因是基礎(chǔ)共振所引起的;倘若各個點(diǎn)在不同旋轉(zhuǎn)方向的情況下出現(xiàn)相位差速、高速運(yùn)轉(zhuǎn)、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),則可以明確是由于振動不平衡所引發(fā)的。第三,角度不對與平行不對。所謂平行不對指的是“轉(zhuǎn)子”在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)“不對”的情況,包括角度不對與平行不對。角度不對指的是兩側(cè)軸向振動相位持續(xù)保持在180°之中,則可能導(dǎo)致多倍頻振動;而“平行不對”則指的是兩側(cè)軸承之間徑向振動持續(xù)保持在180°之中。因此,需要通過調(diào)解,使其轉(zhuǎn)子能夠保持在合理的狀態(tài)之中。[3]

(二)齒輪故障處理方法

齒輪是鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵,由于齒輪需要對振動影響進(jìn)行全面承載,所以在實(shí)際運(yùn)行過程中可能呈現(xiàn)出現(xiàn)邊頻帶,所以可以通過波形圖、頻譜圖來分析齒輪實(shí)際振動的情況,可以通過信號故障診斷方法與人工智能診斷方法相互結(jié)合方式進(jìn)行快速判斷,進(jìn)而有針對性的提出解決對策。信號處理方法,通過時(shí)域處理對振動加速度進(jìn)行分析,但需要降低其他信號帶來的干擾。鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備齒輪故障處理對策,具體來講如下:第一,時(shí)域診斷技術(shù),從理論上來講是借助了頻譜圖、波形圖的基本原理,并通過智能分析技術(shù),對物理振動進(jìn)行描述,找出診斷結(jié)果與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的差異,從而明確故障,并采取對應(yīng)的處理方法;第二,頻率診斷技術(shù),該技術(shù)結(jié)合智能化的基本原理,能夠全面、深入分析頻譜,同時(shí)結(jié)合功能優(yōu)勢能夠自動識別齒輪故障。齒輪運(yùn)行過程中,不斷出現(xiàn)交錯,并對動力進(jìn)行持續(xù)傳播,而這個過程中,齒輪數(shù)目的變化會導(dǎo)致齒輪嚙合部位出現(xiàn)錯位的情況,從而體現(xiàn)出一種周期性的動態(tài)變化,并通過對應(yīng)的圖譜邊頻帶進(jìn)行顯示,然后通過波形圖、頻譜圖進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)故障診斷。

(三)滾動軸承處理方法

機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,滾動軸承會處于強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),當(dāng)中所產(chǎn)生的振動往往會對其本身產(chǎn)生傷害,在這個過程中會伴隨著振動產(chǎn)生一些聲音,而且不同的部位會有不同的聲音。因此,可以通過分析聲音來判斷故障部位。還需要注意的是,因?yàn)楹奢d不同、部位不同,最終測試出來的數(shù)據(jù)也存在差異,同時(shí)這些數(shù)據(jù)可以為后續(xù)故障分析奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前,對于軸承故障處理所用到的方法具體如下:第一,諧振信號接收法。該方法以零件本身固有頻率為基礎(chǔ),對其變化進(jìn)行判斷。各種不同的機(jī)械設(shè)備有其固有頻率,軸承也不例外。通過專業(yè)的工具能夠?qū)︻l率進(jìn)行捕捉與分析。例如,軸承方面如果有缺陷,那么則會造成振動沖擊,進(jìn)而引發(fā)零件振動。在振動的過程中,傳感器能夠?qū)⑵浞从吵鰜恚⒂蔀V波器進(jìn)行接收,通過分析之后,能偶對故障進(jìn)行判斷;第二,脈沖信號接收法。該方法是對軸承的壓痕進(jìn)行分析,由于軸承的腐蝕以及裂痕等問題對導(dǎo)致脈沖信號所產(chǎn)生的發(fā)射頻率不同,可以對其獲取并計(jì)算,因?yàn)槊}沖信號的頻率比較低,往往可以通過聽覺實(shí)現(xiàn)初步判斷。

三、結(jié)語

綜上所述,鋼鐵企業(yè)在推動國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。而鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)中非常重要的組成部分,其質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,對鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷及處理進(jìn)行研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,能夠?yàn)橐睙挋C(jī)械設(shè)備故障診斷與處理提供更有價(jià)值的參考。

參考文獻(xiàn):

[1]劉俊峰,趙鐵英.淺析鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷及處理措施[J].包鋼科技,2018,44(03):70-72.

[2]賈魯峰.鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷及處理措施[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2018(02):142-143.

[3]劉敬輝.鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備的故障診斷及處理措施研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2016(01):65-66.

作者:劉仁波 單位:武漢鋼鐵集團(tuán)興達(dá)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限責(zé)任公司

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