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摘要：冶煉技術作為我國重工業發展的重要支柱，不僅是其他行業發展的重要基礎，也是我國經濟發展的重要推力。在我國的重工業鋼鐵冶煉技術中，冶煉的機械設備是非常重要的。如果設備出現故障不僅會影響整個工業生產鏈，還會對企業造成嚴重的經濟損失。本文主要以鋼鐵冶煉機械設備故障的診斷作為研究的主線，結合實際情況對機械故障進行診斷性分析，旨在為有關技術人員提供參考借鑒。

關鍵詞：鋼鐵冶煉；機械設備；故障診斷

1機械設備故障維修的發展現狀及其重要性

1.1故障診斷維修技術發展現狀

機械設備故障診斷全稱為機械狀態監測與故障診斷。顧名思義主要是指對于設備的故障的診斷是從運行狀態的監測，再到設備故障的分析診斷和修理。機械設備的故障診斷是一個交叉性很強的綜合性技術手段，它不僅需要技術人員有著扎實的理論基礎，還要有高超的診斷及維修技術[1]。近年來，隨著我國科教興國政策的實施，我國的機械故障診斷技術產生了質的飛躍。

1.2機械設備故障維修的重要性

隨著機器大生產時代的到來，流水化機器生產已經成為整個生產的主旋律。機械化流水作業不僅能提高企業生產的效率，還能解放一部分勞動力，為企業創造更多的經濟效益。因此在企業生產過程中，做好機械設備故障診斷工作是非常重要的[1]。一旦在生產的過程中出現機械故障，不僅會降低企業的生產效率，增加企業的生產成本，還會影響企業未來的發展。因此，做好機械設備故障診斷工作是非常重要的。

2鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法

2.1人工智能診斷法

隨著科技的不斷發展，人工智能也在不斷的改變人們的生活，鋼鐵冶煉機械設備故障的診斷中也被廣泛應用。人工智能作為最前沿的控制領域，它是在建模處理以及信號輸出的基礎上進行發展。相對于傳統的建模系統來說，人工智能診斷方法具有很強的應用優勢，首先，當鋼鐵冶煉機械設備發橫故障時，可以利用AI智能系統進行故障的排除工作，精準的找到發生故障的點，這樣就極大地節約了故障排除的時間。此外，相比于專家智能診斷技術和神經網絡智能診斷技術來說，人工智能診斷技術不僅能夠縮短排查時間，還能利用計算機大數據來解決一些比較復雜的大系統故障[2]。由此可見，人工智能診斷技術相比較之下更有發展優勢和應用價值。

2.2系統數學模型診斷法

系統數學模型診斷法主要是指利用現代化的優化法和現代控制理論，以系統數學模型作為基礎，再利用參數模型估計與辨識、Luenberger觀測器、Kalman濾波器、等價空間方程等方法做出殘差，并根據閾值對殘差進行研究分析，最終找到機械故障發生的點。系統數學模型診斷法在實施的過程中要求數字系統與控制系統緊密結合，它也是對故障點進行實時監控、容錯控制、系統修復與重構等的前提。但是在實際應用中想要掌握精準的系統數學模型還是存在一定的難度，對于建立一些難度較大數學模型系統還是比較困難的。

2.3信號處理診斷法

信號處理診斷法主要是指依據設備所產的特定信號來判斷機械是否存在機械故障。信號處理診斷法是鋼鐵冶煉機械故障診斷法中最常用到的一種方法[2]。主要分為自適應信號處理方法、各種譜分析方法、時間序列特征提取方法等。比如，當鋼鐵冶煉設備的溫度出現異常時，設備就會將溫度信號傳送給接收裝置，當傳送裝置接收到溫度故障信息時，會對所接收到的信號進行分析，方便設備檢修人員快速找到故障發生點。信號處理診斷法與建立數學模型法相比，其適應能力更強，應用的范圍也更廣。

2.4其它診斷方法

除人工智能診斷法、信號處理法和系統數學建模的診斷法以外，在鋼鐵冶煉機械設備診斷中還會用到定性模型診斷法、基于灰色系統理論診斷法和識別診斷法等[3]。在實際生產的過程中，技術人員還會根據實際的生產情況來選擇最適合當前生產環境的診斷方法。

3鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術分析

隨著機械化進程的不斷推進，應用于鋼鐵冶煉工藝中的機械設備種類也在不斷更新，數量也在不斷的增多。在大型鋼鐵冶煉廠中，設備種類多以傳送設備、傳動設備、液壓設備為主。鋼鐵冶煉設備不僅關系到冶煉鋼鐵的質量，還會影響到鋼鐵冶煉的效率。為了保證機械設備的各種傳動設備的正常運行，在實際生產過程中，要及時對鋼鐵冶煉機械設備的運行狀況進行監測，在機械發生故障時能夠及時做出診斷。不同的機械故障，所對應的故障診斷系統也不相同。機械故障診斷系統的主要工作原理是依據機械運動的振動參數為主，轉速、溫度、位移、壓力為輔。機械設備故障的診斷系統是由信息采集、狀況分析、數據采集以及數據通訊單元組成，該系統不但可以與DCS或PLC組合成分散式診斷系統，還可以獨立工作[4]。圖1為鋼鐵冶煉的設備故障診斷過程。當機械設備出現故障時，診斷系統會通過傳感器將機械設備的工作信號傳送到控制系統中，計算機處理系統中的不同傳感器會根據采集到的信號特征傳到主機，主機會根據機械的振動情況、設備壓力以及溫度狀況等來分析故障的特征信號。診斷系統對傳感器上的特征信號進行收集分析后，可以了解到當前設備故障的發展狀態，再將得到的數據進行分析，做出決策。

4鋼鐵冶煉常見設備故障的處理措施

在鋼鐵冶煉過程中經常會出現一些設備故障，工作人員要及時進行機械設備的故障排查，及時消除設備故障隱患，保證機械設備的正常進行[3]。

4.1轉子不平衡故障分析

在整個機器設備中不同的零件出現故障，進行診斷的方法也不相同。轉子是機械中比較重要的一個轉換零件，轉子在進行轉動工作時，高速運轉會使其自身每一個點時時刻刻都產生離心力。當機械設備出現轉子不平衡的故障時，轉子自身產生的離心力無法進行正常的抵消，從而導致轉子運行異常。一旦機械設備發生轉子不平衡故障，首先要根據轉子轉動的頻譜來進行分析，根據異常的閾值來分析出現異常振動的轉子是否是剛性轉子，依據譜圖中的數據通過與正常轉動狀態的圖譜進行對比分析，找到真正出現問題的區域，以及導致設備轉子異常工作的原因。只有準確的找到故障發生的原因，進行及時準確的故障修護。此外，在轉動頻率以及相位相同時，可以根據質點的離心振幅的差率來判斷是不是基礎共振，如果離心振幅存在差率，說明故障原因是由轉子不平衡導致的。

4.2齒輪故障處理分析

齒輪對于大型機械設備來說是非常重要的，機械內部的齒輪運轉情況會直接影響到生產的質量。機器在工作的過程中，齒輪與其他零件之間會存在摩擦，所以齒輪設備故障發生時，齒輪可能會出現振動情況，這可以通過監測圖譜上出現的邊頻帶是波形圖還是頻譜圖來判斷。我國現階段對于機械設備故障中的齒輪故障的處理方法主要有兩種，一種是時間域診斷法，這種方法主要是通過對齒輪轉動一周的時間及振動加速信號進行研究分析，對照正常工作時的周期信號，此外這種方法還可以幫助消除噪音干擾因素，并以此來確保機械的正常工作；另一種方法是頻域處理法，這種方法是齒輪故障處理中常會用到的方法之一，主要是通過對頻譜進行分析，來判斷齒輪故障。在機器進行運行時，機械內部的齒輪之間會相互咬合，給彼此傳遞動力，但是久而久之齒輪之間的咬合部分所能承受的負荷力會存在變化，當其中一個齒輪所受到的力與正常工作時受到的力不同時，齒輪的運轉就會出現問題，振動信號也會與正常工作時不同。

4.3滾動軸承的故障處理分析

在機械設備中，軸承就相當于是整個機械運轉的力臂，推動整個機械正常工作。在機械正常工作時，不同部位的軸承在轉動工作也會對自身造成傷害，技術人員可以根據軸承振動所發出的聲音來判斷軸承的損傷程度以及損傷位置，還可以為之后的檢測提供一個相對準確的故障信息[4]。當然不同的損傷位置，所呈現出的數據是不一樣的，需要我們進行對比研究。就目前所掌握的數據資料來看，判斷滾動軸承是否出現故障的方式有兩種：一種是諧振信號接收法。這種方法主要是通過對比零件本身固有的頻率特點來分析，軸承的磨損程度。第二種就是脈沖信號接收發，主要是指利用脈沖信號對軸承表面的磨損壓痕以及腐蝕情況所產生的不同頻率進行分析，這種方法也可以通過聽覺來計算。軸承故障會影響整個機械內部的正常運轉頻率，也會影響機械的振動沖擊，一旦機械的滾動軸承出現問題，它還會影響其他零部件的正常工作。在實際的運轉中，診斷裝置會將接收到的振動信號傳到感應器上，再被濾波器接收，分析裝置會根據振動信號來分析軸承的故障。

5結束語

綜上所述，在實際的鋼鐵冶煉中機械設備會經常發生故障，建立現代化的故障診斷系統是非常有必要的。通過對機械內部的運轉狀況進行實時的監測，不僅能夠幫助企業做好事故預防，還能提高生產效率，為企業創造更多的經濟價值。

參考文獻：

[1]劉敬輝.鋼鐵冶煉機械設備的故障診斷及處理措施研究[J].中國高新技術企業，2016(1)：65-66.

[2]劉俊峰,趙鐵英.淺析鋼鐵冶煉機械設備的故障診斷及處理措施[J].包鋼科技，2018，44(3)：70-72.

[3]馬永科.淺談鋼鐵冶煉機械設備的故障診斷及處理措施[J].農村經濟與科技，2016，27(16)：278.

[4]王冬梅.淺析鋼鐵冶煉機械設備的故障診斷及處理措施[J].科技創新與應用，2012(33)：73.

作者：李翠 單位：新疆工業職業技術學院