應用PDCA循環提高HRM1250立式磨機作業率

韓劍（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽 122000）

PDCA循環是全面質量管理所應遵循的科學程序。PDCA的活動程序具體分為四階段：P（Plan）計劃階段，包括現狀調查、原因分析、確定主因、制定對策；D（Do）執行階段，按對策要求進行實施；C（Check）檢查階段，針對目標檢查實施效果；A（Action）處理階段，制訂鞏固措施、防止問題再發生，提出遺留問題及下步打算。

如今，企業越來越重視產品質量環節，而PDCA循環的應用和推廣，可以解決高爐噴煤制粉生產實際中影響產品產量和質量的問題。通過借鑒和行業學習，利用PDCA循環對生產運行環節中制約HRM1250立式磨機作業率的問題進行了分析、處理，使磨機作業率和制粉產量均得到提高。

1 P計劃階段

1.1 現狀調查

提高噴煤量是高爐降低焦比、降低生產成本的重要措施。為解決現有噴煤制粉系統制粉能力不足的問題，決定新建制粉系統，但受設備訂貨周期限制，新系統尚未投產。目前，如何在2臺HRM1250立式磨機生產運行下最大限度的提高制粉產量、提高高爐噴煤量是急需解決的問題。為實現2臺HRM1250磨機制粉產量及高爐噴煤量最大化，應用PDCA循環提高HRM1250立式磨機作業率，磨機原作業率為80.4%，設定目標為提高作業率到85%。

根據活動開展之前的HRM1250立式磨機運行日志和檢修情況記錄，對磨機作業率進行統計，如表1所示；將造成停機的各項原因及情況匯總為磨機停機明細表，如表2所示。

表1 活動開展前磨機作業率

表2 磨機停機明細

由表2可以看出，減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的停機時間所占比例較大，其中減速機打齒故障雖發生頻率不高，但其造成的停機時間較長。為了確定減速機打齒故障是否為偶然發生的意外故障，技術人員對此項故障做了進一步調查，并將7次減速機打齒故障情況匯總形成調查表，如表3所示。

調查結果表明減速機打齒故障并不是偶然發生的意外故障，2臺磨機的減速機都有發生，其中第1次和第2次故障之間1號減速機在更換傘齒后僅31天就又發生打齒故障，發生斷齒的齒輪為螺旋傘齒及二段齒。由于該減速機為立式減速機，拆裝需要將磨機殼體、磨盤、襯板移出才能進行檢修，更換減速機后還需要空試磨合，因此造成磨機停機時間較長。

表3 減速機打齒故障調查表

減速機和磨機曲臂是HRM1250立式磨機的關鍵部件，出現頻繁損壞對生產影響較大，這兩項部件故障造成的停機時間占磨機總停機時間的比例較大，達到60.78%,是提高HRM1250立式磨機作業率的主要制約因素，因此把這兩項故障作為要解決的關鍵問題。

1.2 原因分析

對減速機打齒故障和曲臂斷裂故障進行原因分析，其PDCA關聯圖如圖1所示。經過原因分析，找出引起減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的12個末端因素。

圖1 PDCA關聯圖

1.3 確定主因

1.3.1 設備部件設計不合理

確認方法：企業間對標。

論證過程：在使用相同生產制造廠家同類型設備生產，且原煤硬度、磨機操作壓力等參數基本一致的前提下，發現對標的其他企業發生減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的頻率相對較低，說明設備部件設計是合理的。

論證結論：排除設備部件設計不合理造成的影響，此項非主因。

1.3.2 備件質量不合格

確認方法：備品備件驗收檢測。

論證過程：對廠家隨備品備件提供的 《產品質量證明書》進行查驗，該資料中材料理化性能報告、超聲波探傷報告、熱處理檢驗報告的數據齊全完整、真實可信。對到貨的備件進行驗收，減速機齒輪硬度、尺寸、外觀檢查均合格，曲臂材質、尺寸規格、外觀檢查也全部合格。對現場使用情況進行檢查，損壞備件裂紋斷面及周圍未發現缺陷。

論證結論：排除備品備件質量不合格造成的影響，此項非主因。

1.3.3 油質不符合要求及油溫控制不好

確認方法：現場調查及分析。

論證過程：經過對損壞的螺旋傘齒和二段齒進行觀察分析，損壞的齒輪磨損很小，沒有鼓泡、起皮、凹坑等點蝕現象，證明螺旋傘齒和二段齒損壞不是由潤滑不足引起的。

論證結論：排除油質不達標和油溫失控造成的影響，此項非主因。

1.3.4 安裝沒有達標

確認方法：檢修質量管理情況調查。

論證過程：根據《圓柱齒輪減速機》（GB1130-70）中相關規定及原廠提供對應減速機的技術要求等資料，制定了符合設備實際情況的作業指導書和檢修驗收規范。在實際施工中，要求檢修人員嚴格按照作業指導書操作，檢修完成嚴格按照檢修驗收規范進行驗收，驗收合格率為100%。

論證結論；排除安裝工程存在違章操作造成的影響，此項非主因。

1.3.5 未按要求調試

確認方法：檢修質量管理情況調查。

論證過程：減速機裝配檢修完成，按要求空負荷運轉4 h。對于檢驗記錄進行調查，確定每次減速機裝配完成均按要求進行調試，合格后方進行帶負荷運行。

論證結論：排除未經調試及調試流程不符要求造成的影響，此項非主因。

1.3.6 限位保護裝置失效

確認方法：現場調查及分析。

論證過程：限位保護裝置的主要作用是在磨機穩定煤層被破壞時，及時阻止磨盤和磨輥直接接觸，從而有效地避免磨機劇烈振動、磨機瞬間過載的情況發生。由于之前對限位保護裝置的作用和原理認識不足，忽視了對其的維護，現場檢查限位螺栓，發現螺栓松動，無法起到保護作用，磨盤磨輥間隙為0 mm，即磨盤磨輥已經緊密接觸時，限位螺絲仍有很大間隙，可能發生瞬間過載或荷載過高的情況。

“一國之內，在四周白色政權的包圍中，有一小塊或若干小塊紅色政權的區域長期地存在，這在世界各國從來沒有的事”。[2](P48)方志敏等帶著強烈的求實和實踐精神，他們不等不靠、不照搬照抄，而是從革命斗爭實際出發，運用馬克思主義的立場、觀點來思考解決問題，創造性地開展工作。從創建工農武裝，建立贛東北根據地，到實行工農武裝割據，摸索出軍隊、土地革命和根據地紅色政權建設“三位一體”的經驗模式。實行“有根據地的、有計劃地建設政權的、深入土地革命的、擴大人民武裝”的路線，[3](P554)波浪式地發展政權，使紅軍和根據地不斷擴大。蘇區處處有“活躍躍”的創造。

論證結論：查明由于限位保護裝置失效，磨盤磨輥間隙為零，造成機械磨損，此項為主因。

1.3.7 大塊雜物入磨

確認方法：現場調查及分析。

論證過程：分析磨機的工作原理，磨煤時，液壓壓力通過曲臂傳導至磨輥，作用于磨盤的煤層上，磨盤由電機減速機帶動做旋轉運動。當磨盤內進入大塊雜物或斷煤時，磨盤上穩定的煤層遭到破壞，在缺少限位保護裝置的情況下，磨輥的壓力和電機帶動減速機的轉動力矩產生直接作用，瞬間產生較大沖擊力，使磨機發生劇烈振動。故障調查發現，減速機斷齒齒輪沒有點蝕和磨損嚴重的情況，瞬間產生的較大沖擊力應是導致斷齒的主要因素，曲臂斷裂同樣是瞬間較大沖擊力作用的結果。統計磨機進入大塊雜物（＞60 mm以上的石塊、木塊、鐵塊等）造成磨機劇烈振動的頻率平均高達20次/月。

論證結論：查明由于大塊雜物入磨，沖擊力瞬間劇增，致使部件損壞，此項為主因，。

1.3.8 立磨斷煤

確認方法：現場調查及分析。

論證過程：磨機運行過程中突然斷煤也是造成磨機振動的原因之一。磨機斷煤后，煤層逐漸減薄，如果一直未采取措施，3～5 min后磨機才開始振動。事實上，磨機斷煤可以在主控室發現，并有安全連鎖報警可以馬上采取抬輥措施。統計顯示由于磨機斷煤造成振動的情況較少，平均2次/月。

1.3.9 操作壓力高

確認方法：現場調查。

論證過程：磨機原廠家提供的使用說明書要求操作壓力不可以高于16 MPa,實際生產中操作壓力均低于12 MPa,并且磨機正常運行時主電機電流約為240 A，不高于磨機額定電流297 A，說明磨機正常生產時，操作壓力符合要求。

論證結論：排除操作壓力過高造成荷載過高的影響因素，此項非主因。

1.3.10 責任心不強

確認方法：故障原因調查統計。

論證過程：通過實行崗位責任制及日清日結考核制度，崗位人員責任心得到提高,沒有發生一起因人為責任導致的設備故障。

論證結論：排除崗位操作者責任心不強的影響因素，此項非主因。

1.3.11 操作方法不當

確認方法：現場調查及分析。

論證過程：根據擬定的標準化作業指導書，磨機運行過程中進入大塊雜物發生劇烈振動時，先啟動液壓油泵，再進行抬輥操作。事實上這種抬輥操作需要2 min左右的時間，此種操作方法基于撤銷產生振動的兩種作用力中的一種即磨輥壓力，處理速度慢，磨機振動時間長，發生減速機打齒及曲臂斷裂的可能性大大增加。

論證結論：查明由于操作方法不當，導致處理時間過長，造成磨機部件受損，此項為主因。

1.4 制定對策

通過對引起減速機打齒故障和曲臂斷裂故障的12個末端因素進行原因分析，確認3個因素為主要原因。針對3個主因，制定了相應的對策，如表4所示。

表4 對策表

2 D執行階段

2.1 限位保護裝置改造

對2臺磨機的限位保護裝置進行修復，重新更換限位螺栓，增加防止松動的備母，加厚螺紋底座高度，并在磨機停機狀態下進行調整，保證限位螺栓到位時，磨盤磨輥間隙在10～13 mm（間隙過大使磨輥不能作用在煤上，影響粉磨效果）。同時，每周都對限位保護裝置進行檢查，發現磨盤磨輥間隙變小立即進行調整。

磨機限位裝置修復并調整合適后，靜態實測磨盤磨輥間隙為10.2～11.5 mm。同時落實檢查檢修工作，每周測量磨輥間隙，檢查結果顯示磨輥間隙為10.6～11.3 mm，符合制定的標準。現場觀察，限位裝置修復后，當有大塊雜物進入磨機，磨機振動幅度和聲音明顯減小，起到了保護作用，達到了預期目標。

2.2 配煤斗箅板改造

調查發現，用于避免大塊雜物入磨的配煤斗箅板存在設計與具體實際生產需求有偏差的情況，不能最大限度發揮有效作用。生產使用的原煤全部為洗精煤，粒度小于25 mm，且大部分粒度為5～10 mm，而配煤斗箅板孔為100 mm×500 mm的長方形孔，尺寸太大。磨機振動主要是由大于60 mm的“三塊”（石塊、木塊、鐵塊）入磨造成的。由于配煤斗箅板孔的孔徑大于“三塊”的粒度，箅板孔無法起到應有作用。

研究制定解決方案，決定重新制作配煤斗箅板，箅板孔改為60 mm×60 mm的方孔,避免大于60 mm的“三塊”入磨，保證下煤。重新制作的配煤斗箅板的抗沖擊性較好，可以滿足要求。同時，要求配煤崗位上料前對煤中“三塊”進行清理。

配煤斗箅板改造后，在應用擴展PDCA循環期間，大塊雜物進入磨機造成磨機振動僅發生了3次。實際平均0.6次/月，應用效果好于預期目標的平均2次/月。

2.3 操作方法優化

來自磨輥的液壓壓力和電機帶動減速機的轉動力矩產生直接作用是造成磨機振動的直接原因。當振動發生時，快速撤除任何一個力都可以起到停止磨機振動的效果。當前操作采用的撤除磨輥壓力的方式需要時間為2 min左右，不能達到快速停止振動的效果，而采取電機停機的方法可以快速停止磨機振動，處理時間最長不超過30 s。

針對磨機振動時先停主電機的操作方法，經電氣自動化專家認證合格后予以實施，并對崗位操作人員進行培訓。

采用新操作方法后，電機停機平均處理時間進一步縮短到20 s，最大限度保護了磨機部件，避免部件損壞。每次發生磨機振動停機后，認真檢查減速機、曲臂，沒有發生部件損壞的現象。

3 C檢查階段

通過對策實施，磨機作業率大幅提高。原作業率為80.4%，設定目標為提高作業率到85%，應用PDCA循環后實現了2臺HRM1250磨機產量的最大化，磨機作業率提高到89.6%，如表5所示。說明主因確認準確，對策實施有效，實現了設定目標并超額完成。2臺HRM1250立式磨機在活動見效5個月內產量共提高8 390 t，同時節約了減速機螺旋傘齒、二段齒、磨機曲臂備件及維修費用。

表5 應用PDCA循環后磨機作業率

4 A處理階段

為進一步鞏固實施成果，采取以下措施：將HRM1250立式磨機限位裝置定期檢查維護工作制度及標準加入《磨機點檢卡》，落實到班組設備管理節點中。依據生產實際情況對《配煤崗位標準化作業》進行修訂，將上料前對煤中“三塊”進行清理寫入崗位作業要求。同時修訂《立磨崗位標準化作業》將“磨機振動應急處理”改為“發現磨機劇烈振動立即停止磨機主電機，系統停止后進行檢查”。新的作業標準經由廠機關技術、設備管理及行政部門審批后正式落實實施。推動質量管理的融合，在企業生產實踐中將PDCA循環與6S管理進行環節銜接，開展質量管理的優勢整合。

5 應用效果

通過建立質量管理小組，利用PDCA循環對生產工藝及設備運行環節中制約HRM1250立式磨機作業率的因素進行分析、確認主因，并制定對策、實施對策，進而對效果進行鞏固，提高了磨機作業率和制粉產量，且在活動見效5個月內，減速機打齒故障和磨機曲臂斷裂一次也沒有發生。

（1）磨機作業率提高。活動D執行階段后期至A處理階段完成，2臺HRM1250立式磨機作業率達到89.6%，比活動之前的80.4%提高了9.2%。

（2）制粉產量提高。2臺HRM1250立式磨機在開展PDCA循環后月平均制粉產量提高，由活動前的13 076 t，提高到活動見效后的14 754 t，實現了HRM1250立式磨機產量的最大化，且月平均制粉產量最高達到15 000 t。2臺HRM1250立式磨機在活動見效5個月內產量共提高8 390 t。

6 結語

應用PDCA循環后HRM1250立式磨機作業率顯著提高。通過提高立磨機作業率，制粉產量提高，高爐噴煤量提高，改善了制粉能力不足的問題，降低了焦比，減少了焦炭消耗，起到了降本增效、減少能耗及環境污染的作用。PDCA循環屬于質量管理體系中的一部分，是一個綜合的循環，四個階段，緊密相連，使工作步驟更加條理化、系統化、圖形化、科學化。PDCA循環注重在生產中的應用和實踐，是質量管理體系建立與優化的重要環節，通過對質量管理的重視與投入，為實現讓鋼鐵更綠色更智能的目標提供保障。