山东莱钢永锋钢铁有限公司山东省德州市齐河县251100
摘要：建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统，可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析，可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势，为预防事故、科学合理安排检修提供依据，可以提高设备的利用效率，产生了很大的经济价值，对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。本文对钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施进行分析。
关键词：钢铁冶炼；机械设备；故障诊断；处理
冶炼机械设备作为钢铁行业生产中一个重要的组成部分，其直接关乎钢铁冶炼生产的质量和效率。特别随着全面深化改革的开展，为了实现现代化建设，增加企业的经营效益，就必须要加快钢铁行业向节能减排和效率化方向发展。但是这均需要以冶炼机械设备的质量为保证，所以对于其故障诊断技术和处理对策进行探究具有重要意义。
1钢铁冶炼机械设备故障诊断现状
目前故障诊断技术水平相对较高的区域为美国，不仅能够发明出不同种型号的监测设备，还能够提出很多有效的监测手段，目前已经在发达国家得到了较为广泛的运用。我国的钢铁冶炼机械设备故障诊断起步较晚，最初的设备故障诊断技术发展于20世纪80年代初。随着技术的不断进步，设备诊断系统已经成为关键设备运行的必要软件之一，特别是目前智能专家故障诊断技术已经运用得相当成熟。最为成熟的钢铁冶炼机械设备故障诊断技术应用在大型的旋转型机械中，目前已经在此领域内发展出20多种故障诊断系统以及数据监测体系。设备故障诊断技术是多个学科的综合体，需要很多学科共同交叉形成新的学科，为我国钢铁冶炼工业的蓬勃发展做出了很大的贡献。
2故障诊断主要方法研究
2.1以数学模型为基础的故障诊断方法
以数学模型为基础的故障诊断方法需要建立数学模型，并以钢铁冶炼为理念，通过等价空间方程、滤波器等方式对钢铁冶炼机械设备进行故障诊断。在使用以数学模型为基础的故障诊断方法时，需要和整个控制系统相结合，诊断流程为：监控设备运行情况，对控制系统修复。这种诊断方法要求数学模型具有较高的精准度，而且还存在一定的局限性，在实际诊断中会遗漏一些重要因素，导致故障诊断效果不理想。
2.2基于信号处理的故障诊断法
顾名思义，该种故障处理法就是通过处理和分析冶炼机械设备在运行过程中所产生的特定信号信息，以便对其具体的特点以及异常信号等进行合理判断，从而得出故障的具体类型。比如，在钢铁冶炼机械中，其温度和速度传感器分别负责接收温度信号和速度信号，而通过对相应的温度信号和速度信号进行实时监测和分析，可以及时发现该设备是否存在故障问题。目前，自适应信号处理法、时间序列特征提取法以及谱分析法等均是常用的故障信号诊断法。而与数学模型法相比，该种故障诊断法具有很强的适应能力，并且不会依赖于建立数学模型。
2.3基于人工智能的诊断方法
基于建模处理和信号处理的诊断技术正发展为基于知识处理的智能诊断技术。人工智能最为控制领域最前沿的学科，在故障诊断中已得到成功的应用。对于那些没有精确数学模型或者很难建立数学模型的复杂大系统，人工智能的方法有其与生俱来的优势。基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术与基于模糊逻辑的诊断方法已成为解决复杂大系统故障诊断的首选方法，有很高的研究价值和应用前景。
3故障诊断的科学处理措施
3.1转子不平衡的处理措施
冶炼设备的转子在运行时，其每一个质点均会产生离心力，当离心力之间不平衡时，这种离心力就不会相互抵消，最终使离心力存在不平衡的情况。在实际工作中，要通过频谱图来展示转子不平衡情况，在对比较新的设备进行处理的过程中，要综合考虑多种因素的作用，如果刚性转子振动出现问题，需要明确转子最大速度，并对不同转子的速度进行比较，然后再得出一个科学和合理的结论，对相位进行准确的区分，从而找到设备异常振动的根本原因。当找出导致设备异常诊断的原因之后，要针对性的对这些因素进行处理和控制。在实际工作中，要使频率和相位之间不存在差异，因为如果不能满足这一点，就会使质点和离心振幅间运行不一致，进而产生转子不平衡故障。
3.2齿轮故障处理对策
齿轮是钢铁冶炼机械设备中的重要结构，其直接关乎着机械运转性能。但是在运行的过程中，相应的齿轮均需要承受振动影响，具体表现在谱图上面出现边频带，所以波形图或者频谱图二者均可以在一定程度上反映齿轮振动的情况，但是在采用时域处理法而言，需要对振动加速度等条件进行确定，并要尽量减少其他噪声的干扰。目前，针对钢铁冶炼机械设备齿轮故障的处理对策而言，其主要包括频率诊断法和时域诊断法两种类型，下面就这两种具体齿轮故障处理对策进行详细阐述：第一，频域诊断处理对策。频域诊断主要是通过分析相应的频谱来达到识别齿轮故障。在齿轮正常运作的过程中，相互交错的齿轮会负责传递动力，所以相应的齿轮啮合部位会因齿数的数目而发生改变。此时如果将轮齿比作弹簧，其刚度会伴随着荷载的变化而发生变化，并且主要呈现周期性变化，这样就会增加其振动，所以振动与齿轮是否处于正常工作状态下无关，是始终存在的。如此一来，待齿轮发生故障时，相应的振动信号会发生变化，具体表现为谱图之上存在边频带。第二，时域诊断处理对策。理论上来讲，可以借助波形图或者频谱图来描述物体的振动，所以除了可以借助频谱来诊断冶炼机械设备故障之外，还可以借助时域来分析冶炼机械设备故障。在采用该种方法对故障进行处理的过程中，主要通过提取转轴回转一周时刻的时标信号以及振动加速度信号等来确保按特定整周期来截取有关的信号，同时该法也可以消除其他干扰噪声的因素。
3.3滚动轴承的故障处理分析
在正常工作过程中，轴承所产生的振动对其本身都会有所伤害，不同的部位发生损坏，发出的振动声音是不同的，对此可以通过不同的振动声音判断出现损伤的部位，载荷不同，部位不同，测量出来的数据肯定不同，并且能为之后的测量提供良好的信息前提基础。当前主要采用的测量轴承是否出现故障主要有两种途径：第一，脉冲信号接收法，此种方法主要是依据轴承出现腐蚀或者压痕的情况下所产生的脉冲信号进行分析。轴承表面的腐蚀或者裂痕等缺陷会使得脉冲信号产生不同的发射频率，在短时间内可以通过计算获得。不过由于其脉冲频率较低，很多时候依靠听觉就可以进行初步判断；第二，谐振信号接收法。此种方法主要是依据零件本身的固有频率。任何零件都有其固有的振动频率，运转过程中的轴承也不例外，同样这些频率都可以经由仪器进行检测。轴承的缺陷会导致运转中的振动冲击，并且引起其他零件的振动。反映到传感器上，被滤波器所接收，强振动信号可以更好地反映出轴承所出现的故障，给大家一个很好的警示。
结束语：
总而言之，利用现在的诊断技术，可以对机械设备在运行期间的故障进行实时监测，对设备的运转状况进行检查分析，如果出现了威胁到企业生产的状况，可以进行事先预警，防止事故的发生，降低了由此带来的经济损失，减少了事故发生率。
参考文献：
[1]钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理探析[J].刘仁波.科技风.2019（02）
[2]钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施研究[J].刘敬辉.中国高新技术企业.2016（01）
[3]钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理措施[J].王鑫.中国高新技术企业.2016（11）