冶金机械设备故障诊断与检测分析

472 编辑：中冶有色技术网来源：许伟阳

2024-03-06 14:23:33

摘要随着我国钢铁冶金生产技术的更新，精细化、规模化与流水化的钢铁冶炼，成为钢铁企业生产与建设的主要标准。当前在一系列冶金生产的过程中，需要用到主轧机、卷扬机、汽轮机等多种机械设备。本文主要探讨冶金机械设备的故障诊断与检测，通过分析各生产工序中存在的设备或零件故障，提出计算机在线检测系统进行故障诊断的策略。

关键词钢铁冶炼;冶金机械设备;故障诊断与检测;研究

前言

钢铁冶金生产包含多种制作流程，而钢铁冶炼、热轧和冷轧等工序，则需要不同机械设备的参与。本文针对机械振动所引起的机器磨损或设备故障，展开冶金机械设备故障性质、劣化程度的研究，并给出相应的故障处理方案。

1 冶金机械设备生产运营中常见的故障问题

在冶金机械设备或零部件的故障分析中，主要对各生产设备的转子、齿轮、滚动轴承和轧机减速机等进行研究，具体包含以下几方面内容：

（1）转子不平衡故障。旋转转子为压缩机、通风机和汽轮机中的重要部件，其在长时间使用过程中，容易受到自身材料质量、机械加工与装配技术的影响，而发生磨损、变形、结垢或零部件掉落的问题。在对转子设备进行故障检测时，通常会利用计算机软件的频谱图，来对转子振动频谱、波形数据进行分析，得出设备产生异常振动的主要原因，并针对不同故障进行问题解决。

（2）齿轮故障分析。齿轮为冶金生产中磨损最严重的零部件之一，齿轮与金属面之间的长时间摩擦，其轮廓会逐渐发生严重变形，齿轮与稳定性也会出现严重下降。另外不同齿轮间间隙过大或过小、齿轮温度过高等，是导致大小齿轮高温胶合的主要原因，也就是两齿轮黏合在一起无法正常工作。再加上粉尘或异物进入齿轮内部，以及齿轮润滑液的使用不当，都会引起齿轮磨损或破坏。而对于齿轮故障的检测分析，也通常利用齿轮工作中的振动频谱图，进行齿轮振动加速度、频谱波形的研究。

（3）滚动轴承故障。滚动轴承是冶炼机械设备中的旋转连接部件，主要功能为支撑机械旋转、降低运动摩擦。当前钢铁冶金生产出现的滚动轴承故障，包括轴承与轴心内径打滑、轴承内圈或外圈开裂，以及轴承发热变形、磨损腐蚀等问题。所以针对轴承运动所产生的振动磨损，可以借助于脉冲信号接收法、谐振信号接收法等，对轴承裂痕、腐蚀的脉冲信号进行分析，比较轴承固有振动频率、故障频率之间的差别，来完成轴承缺陷或故障的检测工作[1]。

2 运用计算机振动检测系统进行冶金机械设备的故障诊断

本文主要对各冶金设备机械振动的信号进行采集，测量与分析不同机械零部件的磨损、劣化程度。根据不同冶金设备、机械零部件存在的振动规律差异，将其分为规律性振动、随机振动两类，其中随机振动不能使用数学表达式进行计算，需要对振动频率、振动周期或宽窄频带的检测，来得出各机械设备的运行状态与故障问题。

计算机冶金机械设备故障诊断与检测系统，通常包含分散式振动检测仪、测振传感器、数据采集器和人机交互界面等结构。而在进行冶金设备故障监测的过程中，其主要通過测振传感器，将检测到的振动信号进行转换处理，振动信号被转换为20mA以内的电流信号，并传送至数据采集器。之后振动数据经由网络接口进入计算机，由计算机对振动波形（振动位移、振动加速度、振动频率）等进行分析，得出较为客观的波形数据处理结果。最后，由计算机对故障诊断数据进行编码操作，存储在标准波形数据库中进行管理。在经过专家对冶金机械运行情况及故障数据分析后，提出相应的机械保护与故障处理建议[2]。

3 冶金机械设备故障检测与处理方案研究

多数冶金机械设备在钢铁生产的过程中，都会由于自身固有频率、外力频率的影响，而发生生产设备或零部件的复杂振动。这一复杂振动既有受迫振动也有阻尼振动，受迫振动要考虑零件本身的振动幅值、振动周期，还要对外力作用下的位移、加速度变化进行研究，才能总结出最终的故障处理方案。例如：对于以上转子、齿轮、滚动轴承或轧机减速机的故障检测，应利用测振传感器，搜集各冶金机械部件的规律性振动，从振动频谱的幅值来判断故障原因及运转情况。根据振动产生的强脉冲信号、谐振信号，来对冶金设备运转中的齿轮、轴承的工作状态作出判断。此外，针对外力影响下的设备故障，可以通过倾听不规则的振动声音，进行冶金机械设备载荷、故障的分析，并对设备进行清洁除垢、零件更换、磨损润滑和定期检修处理[3]。

4 结束语

冶金设备在钢铁生产过程中，所出现的一系列磨损、变形、结垢或零部件掉落等故障，主要是由于机械振动的加剧而产生。因此现阶段对于钢铁冶炼机械设备的故障诊断，通常会根据某一设备的振动情况，来判断该机械设备是否出现故障或存在隐患。通过对于冶金机械设备的故障诊断与分析，可以有效避免生产过程中的设备或零件故障，保证企业生产工序的正常运转。

参考文献

[1] 鞠艳春.探究工业建筑工程冶金机械设备安装施工[J].中外企业家，2018，（01）：209.

[2] 徐勤庆，吴世圣，赵方新，等.冶金机械设备安装的关键问题分析[J].山东工业技术，2016，（07）：20.

[3] 郭莉莉.冶金机械设备安装运行故障诊断方法[J].世界有色金属，2018，（12）：29.

作者简介

许伟阳（1988-），男，福建泉州人;学历：硕士，专利审查员，现就职单位：国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，研究方向：冶金连铸。

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