劉 青
（南京南鋼產業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210035）
摘 要：高爐冶煉在鋼鐵行業(yè)中占有舉足輕重的地位，其正常運轉直接關系到整個鋼鐵生產過程的健康發(fā)展。文章通過對高爐常見的故障和解決方法的研究，對目前的故障診斷狀況進行了分析，并建立了故障診斷系統(tǒng)，并對故障處理給出了建議。
關鍵詞：高爐設備；故障率；降低
高爐設備的正常運行對高爐的順利生產至關重要。與機械設備相比，操作機構更加復雜，故障位置查找和解決難度更大。因此，維護和維修人員的工作極其困難。因此，人員事后維護、定期維修的工作觀念正在逐漸轉變?yōu)橐栽O備檢查和應用為重點。檢測和故障診斷技術的概念是預防性維護和設備檢修的概念。高爐設備的管理，保證了高爐設備的長期可靠運行，保證了高爐生產的穩(wěn)定平穩(wěn)運行。
1 緒 論
鋼鐵企業(yè)作為國家重點行業(yè)之一，現(xiàn)已由生產向經營轉變，機械設備是鋼鐵企業(yè)的主要生產手段，在生產經營中占有舉足輕重的地位。總之，要加強對設備的管理，提高設備的使用效率，實現(xiàn)對煉鋼廠的現(xiàn)代化生產，提高企業(yè)的經濟效益。在鋼鐵企業(yè)，一旦開始運轉，就要對各個環(huán)節(jié)進行有效的協(xié)調，因為這些環(huán)節(jié)是相互關聯(lián)的，任何一個環(huán)節(jié)出了問題，都會對項目的進度造成很大的影響。鋼鐵業(yè)有鋼生鐵、鋼、鋼材。每一步都要使用不同的儀器。因此，在冶金行業(yè)中，對高爐進行故障診斷顯得尤為重要。
2 高爐設備故障率的基本理論
2.1 影響高爐設備故障率的因素
高爐設備故障率的因素主要分為兩類，分別是人為因素和施工機械因素，人工因素需要對具有較高專業(yè)水準的點檢、維修人員進行培訓，并修改有關的設備管理制度，強化對人為因素的管理與控制，以降低高爐電氣設備的故障，滿足高爐的故障管理要求。
2.2 高爐設備故障率的分類
（1）故障是由設計和生產等因素造成的。設備設計、制造、選擇或安裝問題。如果設計中電機的額定功率不足以滿足制造工藝的需要，造成電機的過流故障。
（2）因操作不當或錯誤而造成的錯誤。因工作人員個人的失誤或操作不當而導致的設備故障。如果操作者的工作失誤造成了切換開關的故障。
（3）因備品不足而導致的設備失效。由于新零件或維修零件的品質不能滿足預期的運行周期而導致的設備失效。如果速度編碼器出現(xiàn)故障，則無法達到它的后期運行。
（4）點檢不合格，隱患在于設備在生產周期內不能正常運行造成的故障。運行中的設備存在問題，但沒有及時的檢查和維修，導致了設備的失效。如果 PLC 模板長時間積灰，最終導致模板內部短路而導致失效。
（5）因維修不當而導致的設備失效。維修人員因操作不當或不當而造成的設備故障。比如，電動機的端子連接線松動，導致電動機燒毀。
2.3 設備故障率與爐溫之間的關系
高爐冶煉是一種復雜的工藝控制系統(tǒng)，其主要目標是確保爐況平穩(wěn)，但由于各種物理、化學作用的存在，對高爐的操作狀態(tài)有很大影響。高爐爐況反常，會使鐵水的產量和品質下降，進而影響企業(yè)的經濟效益。
3 高爐設備故障率的現(xiàn)狀
3.1 高爐設備的故障診斷機理
（1）結合生產實踐，運用目前的煉鋼理念，運用參數(shù)模型估算方法，對機械設備的故障進行了分析和診斷。該系統(tǒng)能夠建立起很好的協(xié)同工作，對設備的工作狀態(tài)進行分析，并根據(jù)分析的結果對其進行信息監(jiān)測。
（2）利用小波分析技術對機器設備的故障進行了處理，利用遠程計算機對信號本身的特點進行了細致的分析，并對其進行了識別，并制定了相應的對策，對故障進行了分析和判定。小波分析與時序特征提取是煉鋼機械設備故障診斷的兩大主要手段。
（3）目前，對設備的故障診斷有很多獨特的方法，比如對設備的運行方式進行診斷和識別，以及對灰色關聯(lián)系統(tǒng)進行診斷和識別。在這一過程中，各種診斷手段都得到了很大的發(fā)展，技術也在不斷的發(fā)展和完善。
有關工作人員應定期進行培訓，更新自身對高爐冶煉設備的故障診斷知識，以便能及時采取有效的檢查手段，防止事故的發(fā)生。
3.2 高爐設備的可靠性
提高高爐設備的可靠性，一方面要從設計和生產故障率較低的高爐裝置入手，也就是增加爐內的平均失效間隔時間。二是在發(fā)生故障時，能夠在最短的時間內進行操作，從而減少故障的影響范圍，也就是減少了 故障的平均修理時間。
3.3 高爐設備的故障途徑
（1）如果泵軸不能正常工作，主要是泵內部磨損較大，如滑套、活塞、斜板、油缸等。為了更好的檢查高爐煉鐵連續(xù)卡式液泵的燃燒泵，必須對其進行開泵后的磨損進行分析，若發(fā)現(xiàn)油缸中的斜盤已嚴重磨損，說明潤滑油的性能下降，油膜泵與金屬的摩擦損壞，造成抽筋和異常磨損，極有可能發(fā)展成燃燒損壞，不能再使用。所以必須更換維修油、清洗油罐、清洗管路、檢查冷卻器、更換過濾器等，極大地延長了水泵的使用壽命。
（2）由于閥芯接觸不當，造成空穴阻塞和泄漏閥門磨損，因此，由于高速液壓油的摩擦、液體中的雜質、水對周圍金屬的侵蝕，會造成非正常的磨損和抗滑性。當液壓泵效率下降，排油不足，系統(tǒng)電路泄漏，鐘型液壓缸漏水嚴重，溢流閥故障，系統(tǒng)回路壓力不足。
（3）高爐設備中最常見的問題就是壓力缺失，所以有很多種方法可以解決這個問題。比如說，如果高爐設備液壓系統(tǒng)不吸油，那么首先要做的就是檢查高爐設備液壓系統(tǒng)的過濾器，看看有沒有堵塞，如果過濾器被堵塞，那么就會影響到液體的流動。在泵的傳動裝置出現(xiàn)故障時，首先要檢查的就是連接裝置，保證連接裝置的位置和位置都是正確的，如果連接裝置的位置發(fā)生了變化，那么高爐設備的泵也會跟著旋轉，導致泵的損壞。如果高爐設備液壓系統(tǒng)的壓力不夠，那么就會導致定位位置出現(xiàn)問題，需要對高爐設備儀器的線路進行檢測，以確定高爐設備儀器的工作狀態(tài)，然后進行相應的調整。如果高爐設備油箱倒流或者溢出，那么首先要做的就是檢查一下儲罐的方向，如果儲罐的位置發(fā)生了變化，那么很有可能導致原油的不正常使用。
4 爐溫的提高及故障率探討
4.1 爐溫的熱態(tài)試驗
熱態(tài)試驗系統(tǒng)主要由加熱爐、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng) 3 個部分組成。爐上進行了熱態(tài)實驗，得到爐氣溫度下相應的熱面復合傳熱系數(shù)值。見表 1。
具體模擬工況為：高爐爐腹區(qū)域爐溫為 1200 ℃左右，冷卻水流量為 8.4 t/h，冷卻水進水水溫為 39 ℃，冷卻水水壓為 0.6 MPa。
試驗基本步驟為：
（1）燃燒后，用熱氣吹制，當爐壁溫度達到 1200 ℃左右時，停止加熱，2 h 后再進行加熱；
（2）循環(huán)系統(tǒng)冷卻水啟動，是以冷卻水為介質換熱水并經降溫，再循環(huán)使用的給水系統(tǒng)，包括敞開式和密閉式兩種類型，由冷卻設備、水泵和管道組成。
（3）在溫度穩(wěn)定的情況下，對控制變量如：冷卻水速度、溫度、水壓進行測量。
（4）短時間內提高爐內溫度可以進行熱震實驗。
目前的設計方案使用焦炭作為熱源。雖然可以模擬高爐的運行狀態(tài)，但其升溫速度慢，最高極限溫度也有限，而且會污染環(huán)境。因此，液態(tài)氣體或電阻器可用作加熱源。由二硅化鉬制成的電阻器不僅升溫快，而且耐腐蝕。而且可以達到 1600~1900 ℃，而且它的最大優(yōu)勢是對環(huán)境友好，對環(huán)境沒有污染。
4.2 高溫測溫
隨著高爐溫度的不斷升高，溫度測量技術已廣泛地應用于煉鐵行業(yè)。很多公司都在增加爐壁溫度測量技術，這對于指導高爐生產具有重要意義。而判斷鐵水的溫度，則是根據(jù)［Si］的強弱來決定的。鐵液（Si）的含量主要與溫度、氧化硅活度、爐內 CO 分壓及滴落帶高度有關。見圖 2。
4.3 爐的故障處理
（1）日常巡檢。日常巡檢是保證高爐電氣設備穩(wěn)定運轉的必要條件之一，維修人員必須嚴格遵守規(guī)章制度。為了確保高爐的正常運行，維護人員要嚴格按照規(guī)定進行例行巡視。首先，維護人員每日要對高爐的電器進行檢查，并對其進行詳細的記錄，并向相關部門匯報。如果出現(xiàn)故障，應迅速找出問題所在，并請煉鐵廠的專業(yè)技術人員對其進行檢測。其次，對高爐的電器設備進行分類，將其劃分為普通設備和優(yōu)質設備。在日常檢修中，維護人員應經常對常規(guī)設備進行全面的檢查，并與操作人員進行技術溝通，及時了解設備狀況，制訂更加完善的檢修計劃。煉鐵高爐的電力設備分為普通、中等、高級三大類，維護人員按設備的重要性制訂相應的維護計劃，嚴格按照設備管理規(guī)程嚴格執(zhí)行，確保高爐的正常生產。
（2）提高熱效率。由于加熱爐中的熱量以輻射形式傳導，所以其時常和延遲都比較大，所以該加熱爐的溫度控制屬于多體積受控對象。通過對加熱爐的干擾分析，可以看出，影響其溫度控制的因素有：氣體壓力、流量、熱值、空氣質量、燃燒阻力等。這些擾動因素一部分是可控的，一部分是不可控的，所以要改善加熱爐的溫度，就必須把可控的干擾設定為一個串聯(lián)的系統(tǒng)，而對于不可控的干擾，就必須采用補償修復裝置。另外，為使加熱爐的熱效率最大化，同時也能抑制不能控制的干擾，如管線或燒嘴的阻塞，必須采用加熱爐支路平衡控制，以使加熱爐各支路的出口溫度偏差最小。其本質是：采用動態(tài)模型，用預測控制算法對一組獨立的變量進行操作，并引入干擾因素，以達到前向控制和消除干擾的目的。
（3）采取針對性的維護方案。根據(jù)不同的類型，對高爐的電器設備進行維修，并提出有針對性的維修措施。一是看?？粗傅氖菍Ω郀t電氣設備的全過程進行分析，觀察設備的外觀是存在顯著的變化，比如檢查設備的絕緣漆是否在隔絕空氣條件下加熱分解的反應過程或加熱固體物質來制取液體或氣體、保險絲是否被燒毀等；二是聽。多聽聽電器在運轉中的聲音，以此來判斷是否有故障；電機設備不按照常規(guī)進行工作時會發(fā)出“嗡嗡聲”，運轉中支撐機械旋轉體損壞時會發(fā)出“沙沙聲”；三是氣味。通過用鼻子嗅探電氣設備的工作情況，通過儀表的工作狀態(tài)判斷設備的運行狀態(tài)，假如設備內部的溫度突然升高，氣味會變得聞起來很難聞；四是摸。用手觸摸、感覺到裝置的溫度，鑒別裝置絕緣部件的操作條件，高爐電氣設備運行狀態(tài)的判定；五是測量。采用測量裝置的工作狀態(tài)，對裝置的絕緣電阻進行測試，以確定裝置有無故障。當發(fā)生錯誤時，能迅速地找到問題；六是做。根據(jù)設備維護周期，進行設備維護。全面的維修，既能有效地解決現(xiàn)有的問題，又能保證裝置能盡早地投入到高效率的生產中。
（4）完善維護流程。為確保高爐的電力設備安全、 有序的運轉，檢修人員必須嚴格遵守有關的維修程序，一絲不茍地進行檢修和維修。煉鐵企業(yè)在對煉鐵設備進行具體的管理與維修時，一方面要多人合作管理、維修同一設備，降低人為因素的錯誤；同時，要建立嚴格的工時值班制度，建立數(shù)據(jù)收集機制，同時，不斷完善高爐電氣設備。在交接過程中，維護人員要向繼任者詳細介紹當天的操作情況和需要注意的事項，以增加安全，降低不必要的支出。
（5）改善內部環(huán)境。由于煉鐵車間溫度高、噪音大，對高爐的電器設備壽命產生了一定的影響，維護人員對設備啟動的聲音也有一定的困難，無法對其進行及時的診斷。為了防止因溫度過高而導致的導線破損，鋼鐵廠應加強對導線的保護，以防止在高溫下對其進行破壞。在安裝高爐電器時，應提前維護好電纜，盡量遠離高溫地區(qū)，以保證線路的安全。在高濕度的條件下，設備易發(fā)生氧化，從而縮短設備的使用壽命，引起“連鎖”效應，從而造成高爐電器的燒毀。另外，煉鋼車間內的粉塵對電氣設備的損壞也起著重要作用，粉塵的流動、可控、導電微粒的存在，使電氣設備的絕緣距離大大縮短，維護起來很困難。針對上述問題，煉鐵企業(yè)應改進生產環(huán)境，定期檢查高溫、高濕、高粉塵環(huán)境下的電氣設備，并強化設備防護。
5 結 語
在我國經濟飛速發(fā)展的今天，我國對目前，鋼鐵企業(yè)對優(yōu)質鋼材的需求日益增加，因此，鋼鐵企業(yè)不僅要加強對設備的維護，而且要從安裝調試、改善工作環(huán)境、定期維護檢查等方面加強對設備的檢查，以保證設備的高效穩(wěn)定生產，從而達到提高煉鋼廠產量的目的。
如果出現(xiàn)了問題，通常不能快速、準確圖 2地檢查出問題所在，就應該仔細地分析和研究造成液壓系統(tǒng)故障的原因，并提出相應的解決辦法。文章針對目前已有的技術，對高爐冶煉機械的各類故障進行了分析，并提出了相應的處理方法。提高和改善高爐冶煉技術，對鋼鐵企業(yè)發(fā)展具有重大意義。
參考文獻
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