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摘要 ：钢铁行业是我国经济的支柱产业，对经济发展 具有重要作用。钢铁冶炼生产满足各行各业需求，基础建 设、机械制造和房屋修建等都离不开钢铁行业的支持，因 此其发展关系到我国许多行业的健康发展。针对钢铁冶炼 机械设备常见故障，本文进行故障诊断并提出预案和后续 处理措施，以快速解决故障，对钢铁行业的正常运营产生 有利影响。
关键词 ：钢铁冶炼,机械故障,故障诊断技术
工业革命赋予各行各业创新的力量，工业生产中借助 大型机械设备实现了流水化生产，严格控制每个环节，通 过先进的机械设备完成整个生产链的运转。然而，如果生 产过程中关键机械设备遭遇故障却得不到及时诊断，可能 会影响整条流水线的正常运行，并对企业经济效益造成较 大影响。因此，在机械化生产过程中，需要及时进行设备 维护和定期故障诊断，防患于未然。目前大多数钢铁冶炼 企业充分认识到机械诊断的重要性，为防止生产中出现机 械故障， 积极采取预防措施， 降低机械冶炼设备故障频率。 本文还将分析当前钢铁行业机械诊断现状和方法。
1 我国钢铁冶炼机械设备故障诊断技术的发展
经历工业革命后，大型机械设备推动了全世界各国的 工业发展，显著提高了生产效率，解放了大量劳动力，并 带来了重要的经济效益。然而，大型机械设备也具有使用 寿命，甚至因不当使用导致故障，进而提前老化。更新机 械设备所需的成本较高， 因此，通过预防和提前诊断故障， 可以有效避免这种情况的发生，延长机械设备的使用寿 命。在钢铁冶炼行业尤其如此，冶炼机械设备的故障诊断 技术的发展极大缓解了钢铁企业对设备资金投入的压力， 并受到了各个国家钢铁冶炼行业的重视。钢铁冶炼机器设 备的诊断技术也取得了长足进展。从国外技术发展来看， 钢铁冶炼机械设备诊断研发的产品能够对机械设备的故 障进行检测和诊断。我国的诊断技术在 70、80 年代取得了 巨大进步，尤其是国家对钢铁冶炼机械设备故障诊断技术 的重视，投入了大量研发力量，并充分吸收了国外先进技术和经验。目前，我国的诊断技术研发水平逐步赶上国际 水平，我国的故障诊断技术专家还根据我国特有设备进行 符合国内情况的研发工作，为我国的机械设备故障诊断带 来了重要价值。在当前市场环境下，我国各行业在生产过 程中都引入了设备故障诊断技术，并取得了良好效果。从 我国目前的机械故障诊断技术来看， 已研发了20 多种关于 机组的故障诊断系统以及十多组能够进行现场数据采集 工作的便携式采集器。
2 钢铁冶炼机械设备故障诊断技术的现实情况
2.1 钢铁冶炼设备诊断技术发展情况
自改革开放以来，我国加快了工业强国建设的脚步。 在20世纪 80 年代，我国钢铁行业已经实现了机械化生产， 并且对于钢铁冶炼设备故障诊断技术也取得了长足的发 展。借鉴国外先进技术和经验的基础上，结合我国实际生 产情况，我们进行了故障诊断技术的研究与开发。这为我 国钢铁行业的生产经营带来了巨大的效益。同时，国家还 开发了二十多套设备检测系统和十多种探测仪器，这对于 当前的设备维修和检测工作非常有帮助。
2.2 机械设备故障诊断的价值
大型的机械设备提高了产能和生产效率，解放了人 力，在各个行业的生产中扮演着重要角色，为企业创造了 更多经济价值。然而，设备也有其使用寿命。不当操作或 事故都可能缩短机械设备的使用寿命，给企业带来巨大的 经济损失。因此，在日常的维修和维护工作中，对机械设 备进行检查和维护非常重要。尤其是对于一些事故，需要 进行提前的诊断，这样能更科学地使用这些设备，使其产 生更大的经济效益。从钢铁冶炼过程中来看，对机械设备 的故障诊断非常必要，它不仅可以延长设备的使用寿命， 降低企业生产成本， 还能扩大经济效益。
3 钢铁冶炼机械设备出现故障的因素
3.1 管理不当
钢铁冶炼机械设备的使用需要定期进行维修保养，并指导操作人员按规范进行科学操作。这些都是企业对机械 设备的管理所要做的事情。对于钢铁企业来说，制定明确 且有效的管理制度是必要的。如果在管理过程中没有制定 明确的规章制度来进行机械设备的定期维修和保养工作， 也没有进行定期培训以及故障诊断等工作，都有可能导致 冶炼机械设备故障频率增加。因此，钢铁企业出现机械设 备故障的原因可能是管理不善，无法有效管理各项投入生 产使用， 最终导致机械设备使用寿命缩短， 容易发生故障， 甚至引发严重的安全事故。
3.2 操作不当
钢铁冶炼设备诊断技术是一门相对复杂而交叉的学 科，对技术人员有较高的要求，需要掌握高级的诊断和维 修技术。对于钢铁冶炼机械设备故障诊断的技术人员的操 作能力是一个很大的挑战，并且不同类型的设备有不同的 诊断技术。在进行故障诊断时存在一定的困难，而某些钢 铁企业对故障诊断技术的投入不够，导致许多先进技术没 有应用于实际的设备维修检测过程中，也存在技术人员短 缺的情况。这些都会导致钢铁机械设备 在出现故障时无 法正确诊断，进而导致设备维修事故的发生。因此，对于 由技术原因引起的机械设备故障，需要及时学习先进的诊 断技术，并根据不同机器设备出现的故障进行正确诊断， 以确保钢铁机械设备的正常运行。
3.3 人为因素
在机械设备正常运行过程中，操作员主要负责开关控 制，通常不会遇到太大的问题。然而，机械维修人员和管 理人员往往对安全意识较低且缺乏操作能力。一旦机器设 备发生故障，操作者可能无法正确处理，导致机器设备受 损甚至引发安全事故，从而使生产作业停止。此外，由于 维修和管理人员对机械设备的操作水平较低，他们在机械 运行过程中由于操作不当或未及时跟进维修管理，也可能 导致人为事故发生。作为持续发展的钢铁行业，需要在设 备管理过程中加强对人员的管理，提高他们的操作水平， 以确保在机械设备运行过程中能进行最科学有效的操作。
4 钢铁机械设备维护的步骤
通常情况下，大型机械设备在投入生产使用过程中会 产生磨损，并且这些设备都有一定的使用寿命。因此，针 对钢铁冶炼设备的维修和事故预防诊断非常必要。目前来 看，我国钢铁冶炼机械设备在维护过程中，首先要进行故 障诊断和维修。大部分钢铁机械设备都是经过精细化研制和生产的高精技术设备，但同样需要对常见事故进行预防 诊断和维修，定期检查和维修针对自然老化和损伤，及时 发现故障并提前检修，避免发生安全事故。其次，在故障 发生后，要及时进行诊断和维修，需快速对症下药，迅速 维修故障点，避免长时间的诊断和维护对企业造成较大经 济影响。此外，在钢铁冶炼机械设备故障诊断和维修过程 中，还需要对设备的震动和噪声参数等详细数据进行检 测，确保大型机械设备在严密的监测体系下正常运行。如 果发现数据异常或设备在运行过程中出现问题，应能及时 有效地进行处理。
5 钢铁冶炼机械故障诊断的主要方法
5.1 人工智能检测法
随着科技强国时代的到来，人工智能的快速发展已经 深刻改变了人们的生活方式。在钢铁冶炼机械设备故障诊 断过程中， 人工智能得到了广泛应用。相比传统诊断系统， 人工智能检测具有更高的效率。它可以利用强大的控制能 力，在建模处理和信号输出等基础上，进行有效的排查和 诊断。通过人工智能系统逐一排查设备故障点，并精准地 找出故障原因，传统的人工排查时间大大缩减，节约了时 间成本。此外，人工智能的检测技术还能够利用大数据分 析和解决一些复杂的故障。
5.2 系统数学模拟诊断法
系统数学模拟诊断法主要依靠现代优化法和控制理 论，建立系统数学模型，并根据参数模型的估计和辨别方 法进行设备故障排查。通过详细的数据分析，找出钢铁冶 炼机械发生故障的位置。此方法在实施过程中对数据系统 和控制系统有较高要求，必须在两个系统密切结合的情况 下才能对故障点进行监控，并具有较高的容错率。利用系 统数学模型精准地检测和诊断设备在运作过程中出现的 故障点具有一定的难度，尤其是对技术人员的要求更高。 因此，在一些大型钢铁企业中，采用这种方法进行检测和 诊断的频率较少。
5.3 信号处理诊断法
信号处理诊断法利用设备所产生的特定信号判断机械 设备是否存在机械故障，是钢铁冶炼机械设备故障诊断技 术中常见的一种方法。主要通过适应信号的处理和分析时 间序列特征等方法来实现。例如，在钢铁冶炼设备温度异 常时，设备会将温度信号传递给接收装置，接收装置会对 其中包含的温度故障信息进行处理，并发送给设备检修的技术人员。相比于信息处理诊断和建立数学模型方法，信 号处理诊断法操作较为简单，因此在机械故障诊断中使用 频率更高， 范围也更广泛。
5.4 其他诊断方法
除了人工智能检测法、信号处理和系统数学建模等 方法外，钢铁冶炼机械设备在整个过程中还可以应用模 型诊断法和灰色系统理论诊断法。在实际生产过程中， 根 据机械设备情况和需要处理的故障点，选择更适合的诊 断方法。
6 钢铁冶炼故障诊断的处理措施
在钢铁设备正常运行的过程中，可能会出现一些机械 设备故障。作为技术人员，我们只能够控制故障出现的频 率，并且对故障进行及时的排查，避免对整个生产带来较 大的影响。因此，技术人员需要了解一些较为常见的机械 设备故障，并在出现故障后及时采取处理措施，将故障的 影响降低到最小。
6.1 机械设备中转子零件故障
整个钢铁冶炼机械设备是由各种精细化的零件共同组 成的，不同的零件可能会出现不同的故障。因此，在诊断 的过程中，需要根据具体零件出现故障点，进行有效的诊 断。转子是机械设备中非常重要的转动零件，它在工作时 高速旋转，产生离心力。当钢铁冶炼机械设备的转子出现 不平衡故障时，会导致该零件产生无法与正常情况下的离 心力抵消的情况，从而引发转子在运行过程中出现故障。 一旦该零件发生机械故障，在诊断和检测的过程中，需要 根据转子旋转图谱找到故障的实际位置，并分析出异常原 因。只有准确快速地找到该零件转动不平衡的故障原因， 才能够进行及时有效的维修。
6.2 机械设备中齿轮故障处理
机械设备是由一系列齿轮相互作用来运转的，齿轮相 互转动保证了机械设备的正常运行。若齿轮出现故障，可 能导致生产停滞甚至安全事故发生。齿轮在工作时会与其 他设备零件相互作用，若齿轮出现故障，可能会导致整个 设备区域出现震动现象。在诊断检测的过程中，可以根据图谱信号系统反馈进行诊断。我国的钢铁机械设备故障诊 断技术分析， 齿轮出现故障时可采用两种解决方法。首先， 是时间诊断法，通过分析机械内部齿轮转动一周的时间以 及振动加速信号，判断齿轮是否出现故障，并与正常周期 进行比较。这种方法可以消除噪音干扰因素，确保齿轮正 常工作。另外一种预处理方法是采用齿轮频谱分析，在齿 轮出现故障时经常使用的处理措施之一。通过分析齿轮频 谱，判断齿轮出现故障的位置和实际情况。在机械运行的 过程中，齿轮是相互咬合并传递动能的机制，也是容易出 现损伤的零件。我们需要随时对其进行预防和检测，并及 时进行故障诊断。
6.3 机械设备中滚动轴承故障的诊断
在钢铁冶炼设备故障诊断的过程中，滚动轴承也是非 常关键的机械部件。如果滚动轴承出现故障，将会对整个 机器设备的正常运转产生不良影响。各种不同类型的轴承 在运转时会产生一定的正常损伤，因此技术人员需要具备 高水平的操作技术来根据滚动轴承所产生的震动和声音 判断轴承的损伤程度和位置。此外，还有两种相对准确的 故障诊断方法可以使用。一种是利用信号处理诊断法，通 过分析滚动轴承固有频率特性，判断轴承磨损程度。另一 种是采用脉冲信号系数诊断法，通过脉冲信号判断轴承的 磨损情况，不同的磨损和腐蚀会导致不同的频率变化。轴 承故障会对整个机械设备的正常运行产生影响，甚至导致 其他零部件停工，使整个生产线陷入停滞状态。因此，轴 承故障诊断需要引起足够的重视，及时采取处理措施，以 避免引发连锁反应。
7 结语
最后，零部件设备故障在机械设备运行过程中容易发 生，因此需要使用先进的诊断技术对机械设备进行有效诊 断，以确保其正常运行。这样才能避免因设备故障引发安 全事故， 并最终降低整个企业的经济效益水平。
(作者单位 ：1. 江西新余钢铁股份有限公司 ; 2. 北京北科中钢工程技术有限公司)
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