刘 青

（南京南钢产业发展有限公司，江苏 南京 210035）

摘 要：高炉冶炼在钢铁行业中占有举足轻重的地位，其正常运转直接关系到整个钢铁生产过程的健康发展。文章通过对高炉常见的故障和解决方法的研究，对目前的故障诊断状况进行了分析，并建立了故障诊断系统，并对故障处理给出了建议。

关键词：高炉设备；故障率；降低

高炉设备的正常运行对高炉的顺利生产至关重要。与机械设备相比，操作机构更加复杂，故障位置查找和解决难度更大。因此，维护和维修人员的工作极其困难。因此，人员事后维护、定期维修的工作观念正在逐渐转变为以设备检查和应用为重点。检测和故障诊断技术的概念是预防性维护和设备检修的概念。高炉设备的管理，保证了高炉设备的长期可靠运行，保证了高炉生产的稳定平稳运行。

1 绪 论

钢铁企业作为国家重点行业之一，现已由生产向经营转变，机械设备是钢铁企业的主要生产手段，在生产经营中占有举足轻重的地位。总之，要加强对设备的管理，提高设备的使用效率，实现对炼钢厂的现代化生产，提高企业的经济效益。在钢铁企业，一旦开始运转，就要对各个环节进行有效的协调，因为这些环节是相互关联的，任何一个环节出了问题，都会对项目的进度造成很大的影响。钢铁业有钢生铁、钢、钢材。每一步都要使用不同的仪器。因此，在冶金行业中，对高炉进行故障诊断显得尤为重要。

2 高炉设备故障率的基本理论

2.1 影响高炉设备故障率的因素

高炉设备故障率的因素主要分为两类，分别是人为因素和施工机械因素，人工因素需要对具有较高专业水准的点检、维修人员进行培训，并修改有关的设备管理制度，强化对人为因素的管理与控制，以降低高炉电气设备的故障，满足高炉的故障管理要求。

2.2 高炉设备故障率的分类

（1）故障是由设计和生产等因素造成的。设备设计、制造、选择或安装问题。如果设计中电机的额定功率不足以满足制造工艺的需要，造成电机的过流故障。

（2）因操作不当或错误而造成的错误。因工作人员个人的失误或操作不当而导致的设备故障。如果操作者的工作失误造成了切换开关的故障。

（3）因备品不足而导致的设备失效。由于新零件或维修零件的品质不能满足预期的运行周期而导致的设备失效。如果速度编码器出现故障，则无法达到它的后期运行。

（4）点检不合格，隐患在于设备在生产周期内不能正常运行造成的故障。运行中的设备存在问题，但没有及时的检查和维修，导致了设备的失效。如果 PLC 模板长时间积灰，最终导致模板内部短路而导致失效。

（5）因维修不当而导致的设备失效。维修人员因操作不当或不当而造成的设备故障。比如，电动机的端子连接线松动，导致电动机烧毁。

2.3 设备故障率与炉温之间的关系

高炉冶炼是一种复杂的工艺控制系统，其主要目标是确保炉况平稳，但由于各种物理、化学作用的存在，对高炉的操作状态有很大影响。高炉炉况反常，会使铁水的产量和品质下降，进而影响企业的经济效益。

3 高炉设备故障率的现状

3.1 高炉设备的故障诊断机理

（1）结合生产实践，运用目前的炼钢理念，运用参数模型估算方法，对机械设备的故障进行了分析和诊断。该系统能够建立起很好的协同工作，对设备的工作状态进行分析，并根据分析的结果对其进行信息监测。

（2）利用小波分析技术对机器设备的故障进行了处理，利用远程计算机对信号本身的特点进行了细致的分析，并对其进行了识别，并制定了相应的对策，对故障进行了分析和判定。小波分析与时序特征提取是炼钢机械设备故障诊断的两大主要手段。

（3）目前，对设备的故障诊断有很多独特的方法，比如对设备的运行方式进行诊断和识别，以及对灰色关联系统进行诊断和识别。在这一过程中，各种诊断手段都得到了很大的发展，技术也在不断的发展和完善。

有关工作人员应定期进行培训，更新自身对高炉冶炼设备的故障诊断知识，以便能及时采取有效的检查手段，防止事故的发生。

3.2 高炉设备的可靠性

提高高炉设备的可靠性，一方面要从设计和生产故障率较低的高炉装置入手，也就是增加炉内的平均失效间隔时间。二是在发生故障时，能够在最短的时间内进行操作，从而减少故障的影响范围，也就是减少了 故障的平均修理时间。

3.3 高炉设备的故障途径

（1）如果泵轴不能正常工作，主要是泵内部磨损较大，如滑套、活塞、斜板、油缸等。为了更好的检查高炉炼铁连续卡式液泵的燃烧泵，必须对其进行开泵后的磨损进行分析，若发现油缸中的斜盘已严重磨损，说明润滑油的性能下降，油膜泵与金属的摩擦损坏，造成抽筋和异常磨损，极有可能发展成燃烧损坏，不能再使用。所以必须更换维修油、清洗油罐、清洗管路、检查冷却器、更换过滤器等，极大地延长了水泵的使用寿命。

（2）由于阀芯接触不当，造成空穴阻塞和泄漏阀门磨损，因此，由于高速液压油的摩擦、液体中的杂质、水对周围金属的侵蚀，会造成非正常的磨损和抗滑性。当液压泵效率下降，排油不足，系统电路泄漏，钟型液压缸漏水严重，溢流阀故障，系统回路压力不足。

（3）高炉设备中最常见的问题就是压力缺失，所以有很多种方法可以解决这个问题。比如说，如果高炉设备液压系统不吸油，那么首先要做的就是检查高炉设备液压系统的过滤器，看看有没有堵塞，如果过滤器被堵塞，那么就会影响到液体的流动。在泵的传动装置出现故障时，首先要检查的就是连接装置，保证连接装置的位置和位置都是正确的，如果连接装置的位置发生了变化，那么高炉设备的泵也会跟着旋转，导致泵的损坏。如果高炉设备液压系统的压力不够，那么就会导致定位位置出现问题，需要对高炉设备仪器的线路进行检测，以确定高炉设备仪器的工作状态，然后进行相应的调整。如果高炉设备油箱倒流或者溢出，那么首先要做的就是检查一下储罐的方向，如果储罐的位置发生了变化，那么很有可能导致原油的不正常使用。

4 炉温的提高及故障率探讨

4.1 炉温的热态试验

热态试验系统主要由加热炉、冷却水循环系统和监测系统 3 个部分组成。炉上进行了热态实验，得到炉气温度下相应的热面复合传热系数值。见表 1。

具体模拟工况为：高炉炉腹区域炉温为 1200 ℃左右，冷却水流量为 8.4 t/h，冷却水进水水温为 39 ℃，冷却水水压为 0.6 MPa。

试验基本步骤为：

（1）燃烧后，用热气吹制，当炉壁温度达到 1200 ℃左右时，停止加热，2 h 后再进行加热；

（2）循环系统冷却水启动，是以冷却水为介质换热水并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密闭式两种类型，由冷却设备、水泵和管道组成。

（3）在温度稳定的情况下，对控制变量如：冷却水速度、温度、水压进行测量。

（4）短时间内提高炉内温度可以进行热震实验。

目前的设计方案使用焦炭作为热源。虽然可以模拟高炉的运行状态，但其升温速度慢，最高极限温度也有限，而且会污染环境。因此，液态气体或电阻器可用作加热源。由二硅化钼制成的电阻器不仅升温快，而且耐腐蚀。而且可以达到 1600~1900 ℃，而且它的最大优势是对环境友好，对环境没有污染。

4.2 高温测温

随着高炉温度的不断升高，温度测量技术已广泛地应用于炼铁行业。很多公司都在增加炉壁温度测量技术，这对于指导高炉生产具有重要意义。而判断铁水的温度，则是根据［Si］的强弱来决定的。铁液（Si）的含量主要与温度、氧化硅活度、炉内 CO 分压及滴落带高度有关。见图 2。

4.3 炉的故障处理

（1）日常巡检。日常巡检是保证高炉电气设备稳定运转的必要条件之一，维修人员必须严格遵守规章制度。为了确保高炉的正常运行，维护人员要严格按照规定进行例行巡视。首先，维护人员每日要对高炉的电器进行检查，并对其进行详细的记录，并向相关部门汇报。如果出现故障，应迅速找出问题所在，并请炼铁厂的专业技术人员对其进行检测。其次，对高炉的电器设备进行分类，将其划分为普通设备和优质设备。在日常检修中，维护人员应经常对常规设备进行全面的检查，并与操作人员进行技术沟通，及时了解设备状况，制订更加完善的检修计划。炼铁高炉的电力设备分为普通、中等、高级三大类，维护人员按设备的重要性制订相应的维护计划，严格按照设备管理规程严格执行，确保高炉的正常生产。

（2）提高热效率。由于加热炉中的热量以辐射形式传导，所以其时常和延迟都比较大，所以该加热炉的温度控制属于多体积受控对象。通过对加热炉的干扰分析，可以看出，影响其温度控制的因素有：气体压力、流量、热值、空气质量、燃烧阻力等。这些扰动因素一部分是可控的，一部分是不可控的，所以要改善加热炉的温度，就必须把可控的干扰设定为一个串联的系统，而对于不可控的干扰，就必须采用补偿修复装置。另外，为使加热炉的热效率最大化，同时也能抑制不能控制的干扰，如管线或烧嘴的阻塞，必须采用加热炉支路平衡控制，以使加热炉各支路的出口温度偏差最小。其本质是：采用动态模型，用预测控制算法对一组独立的变量进行操作，并引入干扰因素，以达到前向控制和消除干扰的目的。

（3）采取针对性的维护方案。根据不同的类型，对高炉的电器设备进行维修，并提出有针对性的维修措施。一是看。看指的是对高炉电气设备的全过程进行分析，观察设备的外观是存在显著的变化，比如检查设备的绝缘漆是否在隔绝空气条件下加热分解的反应过程或加热固体物质来制取液体或气体、保险丝是否被烧毁等；二是听。多听听电器在运转中的声音，以此来判断是否有故障；电机设备不按照常规进行工作时会发出“嗡嗡声”，运转中支撑机械旋转体损坏时会发出“沙沙声”；三是气味。通过用鼻子嗅探电气设备的工作情况，通过仪表的工作状态判断设备的运行状态，假如设备内部的温度突然升高，气味会变得闻起来很难闻；四是摸。用手触摸、感觉到装置的温度，鉴别装置绝缘部件的操作条件，高炉电气设备运行状态的判定；五是测量。采用测量装置的工作状态，对装置的绝缘电阻进行测试，以确定装置有无故障。当发生错误时，能迅速地找到问题；六是做。根据设备维护周期，进行设备维护。全面的维修，既能有效地解决现有的问题，又能保证装置能尽早地投入到高效率的生产中。

（4）完善维护流程。为确保高炉的电力设备安全、 有序的运转，检修人员必须严格遵守有关的维修程序，一丝不苟地进行检修和维修。炼铁企业在对炼铁设备进行具体的管理与维修时，一方面要多人合作管理、维修同一设备，降低人为因素的错误；同时，要建立严格的工时值班制度，建立数据收集机制，同时，不断完善高炉电气设备。在交接过程中，维护人员要向继任者详细介绍当天的操作情况和需要注意的事项，以增加安全，降低不必要的支出。

（5）改善内部环境。由于炼铁车间温度高、噪音大，对高炉的电器设备寿命产生了一定的影响，维护人员对设备启动的声音也有一定的困难，无法对其进行及时的诊断。为了防止因温度过高而导致的导线破损，钢铁厂应加强对导线的保护，以防止在高温下对其进行破坏。在安装高炉电器时，应提前维护好电缆，尽量远离高温地区，以保证线路的安全。在高湿度的条件下，设备易发生氧化，从而缩短设备的使用寿命，引起“连锁”效应，从而造成高炉电器的烧毁。另外，炼钢车间内的粉尘对电气设备的损坏也起着重要作用，粉尘的流动、可控、导电微粒的存在，使电气设备的绝缘距离大大缩短，维护起来很困难。针对上述问题，炼铁企业应改进生产环境，定期检查高温、高湿、高粉尘环境下的电气设备，并强化设备防护。

5 结 语

在我国经济飞速发展的今天，我国对目前，钢铁企业对优质钢材的需求日益增加，因此，钢铁企业不仅要加强对设备的维护，而且要从安装调试、改善工作环境、定期维护检查等方面加强对设备的检查，以保证设备的高效稳定生产，从而达到提高炼钢厂产量的目的。

如果出现了问题，通常不能快速、准确图 2地检查出问题所在，就应该仔细地分析和研究造成液压系统故障的原因，并提出相应的解决办法。文章针对目前已有的技术，对高炉冶炼机械的各类故障进行了分析，并提出了相应的处理方法。提高和改善高炉冶炼技术，对钢铁企业发展具有重大意义。

参考文献

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