冶金机械设备安装运行故障诊断方法

时间：2024-10-17

于丹

1 冶金机械设备安装运行过程中常见故障类型及成因分析

冶金行业的冶金设备在安装、运行过程中，经常发生各种故障。经过分析，可以找到以下常见的故障类型和原因。

1.1 设备噪声和振动的原因分析

冶炼过程中，冶金机械设备振动或噪声频繁发生，其原因是多方面的：机械设备内部操作系统故障，造成整体设备振动；设备运行压力过高，或流量波动过大；装置内部部件有堵塞或老化损坏；设备泵安装不当。

1.2 设备高温原因分析

冶炼设备运行中，一旦发生内部问题，将导致设备故障不断增多。这是有几个原因的：设备内部运行系统设计不合理，运行效率低；设备内部泄漏严重；设备的冷却系统也易出故障。

1.3 设备老化原因分析

对冶金企业而言，冶金机械设备在生产过程中始终处于不间断的运行状态。由此，相关技术人员如不定期维护保养，将加速设备磨损、老化，严重影响设备的使用效率，缩短设备的使用周期。我们将机械老化情况进行分类，即有形老化和无形老化。有形老化是机械设备及零部件在使用或保管、闲置过程中，因摩擦磨损、变形、冲击、振动、疲劳、断裂、腐蚀等使其实物形态变化、精度降低、性能变坏、这种现象称为老化。其中：在运行中造成的实体损坏为第1 种有形老化；而在保管和闲置中由于残余应力引起的变形、金属腐蚀、木材、与皮革腐朽、橡胶与塑料老化变质等自然力形成的实体损坏，称第1 种有形老化。第1 种有形老化与使用时间和强度有关系；第1 种有形老化与与闲置时间和保管状态有关。如果改进设计、提高加工质量、正确使用、及时维护、合理保管都能推迟有形老化的进程，延长机械设备的使用寿命。

机械设备在使用或闲置过程中，由于科学技术进步而发生使用价值或再生产价格降低的现象叫做无形老化，又称经济老化。其中：机械设备的技术结构和经济性能并未改变，但因技术进步、生产工艺改进、劳动生产率提高、增大生产规模，再生产该种机械设备的价格降低，使其贬值的现象为第1 种无形老化。它虽使机械设备贬值，但本身的技术性能和使用价值并未降低，因此不存在提前更换的问题；而第Ⅱ种无形老化是指因出现了结构更巧、技术．眭能更佳、生产效率更高、经济效益更好的新型机械设备，使原机械设备显得技术陈旧、功能落后、经济效益降低，造成贬值的现象。如果科学技术进一步发展，广泛采用新工艺、新材料、新技术、新方法，使原有的机械设备完全失去了使用价值而被淘汰，那么就急剧增加了老化过程。值得指出，既然无形老化是社会生产力发展的结果，那么老化愈快，说明科学技术进步愈快。因此，对于冶金企业来说不应防止机械设备的无形老化，而应认真研究它的演化规律，采取措施适应科学技术的发展。希望任何一台机械设备购入后都可以尽快投入使用，努力提高其利用率，在有限的寿命期间内创造更多的价值，得到更多的效益。

1.4 发动机启动故障

导致冶金机械设备发动机运转不良原因，可能是蓄电池耗电量大，无法为启动设备提供动力支持，及蓄电池线夹有接触不良地方，发动机电路连接线接头接触不良而不能正常运转；启动继电器线圈断路、短路或其接触点接触不良，设备内部运转系统线路存在导线接触不良、熔丝故障等也会导致设备无法正常运转。

2 简要分析冶金机械设备应用时经常出现的故障

2.1 过分粘结导致机械出故障

运行过程中，其轴承、齿条均高速运转，相应位置的温度也会逐渐升高。此时，需要选择合适的冷却方案来控制轴承和齿轮的温度。如果轴承和齿轮的温度超过合理范围，则会在轴承和齿轮溶解部位产生粘连问题。随着冶金机械设备的投入使用，每年都会出现轴承和齿轮的故障，整个结构将受到破坏，影响到正常工作。

2.2 齿轮箱运转时出现故障

目前用于冶金生产的机械设备大多采用齿轮箱。机械齿轮箱齿轮在传动运转时，由于本身制造不良，操作维护不善等，均可能导致齿轮产生故障。因此齿轮故障可划分为两大类：一类是由制造和装配等原因造成的，如齿轮误差、齿轮与内孔不同心，各部分轴线不对中，不平衡等。齿轮由于长期运行而形成的，通常轮齿的表面承受的载荷很大，两啮合轮齿之间既有相对滚动，又有相对滑动，于是在长期运行中将导致齿轮表面发生点蚀、疲劳剥落、磨损、塑性流动，胶合以及齿根裂纹，甚至断齿等故障。轮箱的运行维护是根据生产厂家的要求来进行日常和定期的维护，齿轮箱清洗机利用齿轮箱原有的给排油系统和经过滤后的旧油可实现对齿轮箱的清洗、废油快速过滤、加注新油等功能，冶金生产中机械设备作业过程不改变硬件设施、不添加清洗剂，保证了齿轮箱安全运营，延长使用寿命。特别是在齿轮箱运行过程中，对运行出现异常的齿轮箱，要及时记录有关的运行数据，并与运行正常的齿轮箱相比较，要及时发现问题，解决问题。

2.3 磨损问题导致机械出故障

图1 发动机启动故障判断图

长期使用时，任何部件都会发生磨损问题，轴承和齿轮也不例外。严重磨损的轴承、齿轮，一旦不更换，就会影响其啮合动作的平稳性，使冶金机械不能正常工作。除了长期使用外，还有一些磨损问题是由于工人润滑不当，导致零件硬度过高，从而加速了零件的磨损。

3 冶金机械设备安装运行故障诊断方法分析

3.1 建议故障诊断方法。

所谓设备故障诊断，主要是根据设备的实际运行情况，运用技术手段分析故障原因，判断故障的程度，确定故障的具体位置，然后用正确的方法解决故障，确保设备的正常运行，而简易故障诊断法则就是设备维修人员凭借自己的经验，通过简单的故障诊断仪器，对设备故障进行常规判断。但是这种方法在应用过程中有很大的局限性，只适用于简单的设备故障。此外，采用此方法的技术人员必须具有相当高的技术水平和丰富的维修经验，才能在故障诊断过程中做出正确的决策，但这种决策只能作为参考，不太可靠。一般来说，技术人员在使用简单的故障诊断方法时，需要按照以下步骤排除故障。

第一：技术人员要观察冶金机械设备的运行情况，判断其爬行速度是否异常，连接处是否泄漏。如果存在泄漏，应根据总泄漏量判断故障严重程度。第二：通过检测试验压力比来判断其稳定性。如果比例正常，则检查比例阀电器插头是否有松动，油箱液位是否符合规定标准。其次是技术人员可利用听觉测试系统内部运行情况，判断阀门、执行器等部件是否有噪声或异响，换向阀撞击声分贝是否在正常范围内。第三：技术人员还可以借助听杆装置判断系统内部是否有泄漏。技术人员可利用接触点排除故障。用触碰系统内的阀门和直管泵，他们可以感知设备运行时的振动频率。也可以通过触摸这些设备来判断该设备是否在正常状态。此外，温度计还可以用来判断温度的高低。如有异常值，应立即检查故障部位。第四：技术人员可以根据气味判断油箱是否有异常。第五：要全面掌握设备以前的运行状态和故障检测分析，技术人员在进行简单故障排除前，必须查阅有关试验记录，充分了解以往的维修试验记录，掌握设备发生的故障类型，为今后的故障诊断提供参考。第六：故障排除时，维修人员应与设备操作员有效沟通，了解设备正常工作内容和运行状态，熟悉液压油的更新时间，以便做出正确的故障决策。

3.2 精密故障诊断方法

精密故障诊断方法本质上是简单故障诊断方法的升级版。其理论来源是冶金设备运行的实测数据。它把检测数据分成若干段，然后对每一段的数据进行分析诊断，从而确定故障时段和故障部位。这种故障的诊断方法需要借助复杂的仪器和检测工具来判断故障。当设备出现故障时，它的参数在一定程度上会发生变化。通过这种方法，可以迅速找到问题的根源和所在，并采取有效的措施解决问题。它还可以精确地检测出压力值、温度变化、噪声、流量、振动频率等具体参数，也可称为客观诊断技术。在上述参数出现异常时，控制检测系统计算机网络平台接收故障信号，进行故障诊断，找出故障原因，采取相应的维修措施。目前，该精密诊断技术已在各大冶金企业得到应用，在冶金机械的关键部位增加了运行监控装置，实时上传运行数据。技术人员可以通过控制计算机平台对这些数据进行分析，实现远程检测和维护设备故障。

4 深入研究冶金机械设备安装运行故障诊断的具体方案

4.1 将触觉和嗅觉结合起来

冶金设备高温故障故障频发，必须充分调动工人的触觉嗅觉。员工在检查机器设备出现故障时，可以通过触摸来判断机器的温度。他们用专业的温度表测量温度，当温度超出合理范围时。获得结果后，若温度过高，可判定冶金机械设备有故障。特别是在靠近电压电源的地方，如配电箱等，有许多电源线。如果有电流过载，则整条线路可高温。相关人员要经常对配电箱进行测温，判断存在的问题。此外，冶金机械设备的整体结构较为复杂，在使用过程中，一旦电路板被烧坏，或者出现管道泄漏等问题，就会产生异味。通过提示，工作人员可以判断机械故障的原因和主要类型，工作人员在监督检查时必须穿戴防护用品。

4.2 积极应用振动诊断法

在冶金机械设备中，当液态体系压力不稳定时，用传感器两次获取液压系统的压力、流量和脉动，充分利用计算机进行计算，深入分析数据。工人们必须在整个液体系统的重要部位安装不同的检测设备来监测温度、水平和压力变化的数据。员工可以通过这些检测仪器，得到数据分析结果，进而检查整个液压系统的不稳定因素。员工必须准确判断故障所在。此时需要采用模糊神经网络方法的智能诊断技术，将所得数据谱与标准谱图进行对比，找出各种数据，找出故障原因，并提出相应的解决方案。

4.3 充分利用声学设备

随时观察冶金机械设备的运行状况，随时可以发现设备的故障。但依靠工作人员的工作经验和技术水平，他对机械设备的故障的查找，其准确性和精确度不高，不能保证排除所有的故障，因此必须使用一些精密仪器。冶金设备发生故障时，一般也会产生相应的噪声。可以粗略地识别冶金机械设备的故障部位，但不能对故障类型进行准确定位和判断。此时，工作人员应积极利用声学设备，尽可能快速、高效地采集噪声信号，进行深入研究。仪器中存储着大量的声音信息，利用其不同的噪声特性来进行冶金机械设备故障诊断。由于操作人员不可能单靠听觉就能准确找到故障所在，因此必须使用声学仪器来检测故障位置。原理很简单。高科技声学检测设备能检测出噪声的分贝值，并用分贝值识别设备的具体故障位置。

4.4 检测短接电机线路和接线柱的运行情况

对冶金机械设备进行检查时，如果电机启动时不太弱，则应检查接线是否固定。感受温度过高时，说明发生了触点问题。在确认电路正常后，应检查电池，并用工具检查电动机短路电路和接线柱，但蓄电池应短路试验。工作人员还可以将启动继电器上的电池与点火开关相连接，以观察起动机是否正常。一出问题，说明电机内部有故障或电磁开关出现问题。发现问题关键后，职工可根据实际情况采取相应措施。工作人员要定期对机电设备的所有线路进行详细的检查，要对已经出现老化以及发热等问题的线路，及时进行更换以及其他相应的处理，有效提高对机电设备电气线路的维护水平，从源头降低线路故障的发生几率。如果起动机仍正常工作，说明点火开关和启动继电器之间的线路有问题，或者启动继电器中的其他电路发生故障，需要工作人员再次进行电路检查。

4.5 积极应用新型人工智能诊断法

伴随着科技的飞速发展，人工智能已经逐渐渗透到人们的生活中，并在许多行业得到广泛应用。这种新的人工智能诊断方法已经应用于炼钢机械的故障诊断。AI 是当今社会科技含量较高的领域，其主要原理是对输出信号进行相应的建模处理。与现有的建模系统相比，该方法具有许多优点。第一。在冶金机械设备发生故障时，智能系统可以快速地进行诊断，并快速地发现故障的具体位置，并提出一系列解决方案，既节省了检测时间，又提高了解决问题的效率。此外，与其他智能诊断技术相比，人工智能诊断技术更加高效，有许多复杂的问题可以通过计算机大数据来解决。其发展势头迅猛，未来发展前景不可估量。

4.6 充分应用信号处理诊断法

信号处理方法，顾名思义，就是根据冶金机械设备的特殊信号来分析、研究其故障。在冶金机械故障诊断中，通常采用信号处理诊断法。具体地讲，信号处理方法有自适应信号处理方法、各种光谱方法、时间序列特征提取方法等。如果冶金机械设备的温度不符合标准的要求，这种特殊的温度信号会发出报警，接收器收到这个故障信息后要进行研究分析，以便工作人员及时发现故障所在。