冶金電氣自動化設備故障診斷及維護

王繼超，李 超，馬來存，董志剛，孫彥闊

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

0 引言

冶金行業屬于基礎型產業之一，在我國經濟領域扮演著重要角色。伴隨我國工業現代化格局的逐步形成，對鋼鐵企業提出了更高要求，不僅是強調節能環保意識，更需要注重技術革新，推動行業的轉型升級。因此，電氣自動化設備的有機融入，大幅提升了鋼鐵企業生產質量和效益，適應了新時代的發展要求。但電氣自動化設備具有技術密集型屬性，其中涉及諸多的自動化產品，在高負荷、高密度、復雜化的使用場景中，難免會產生諸多故障問題，極易給企業生產造成影響。因此在電氣自動化設備使用過程中，需加強各類電氣自動化設備故障的診斷與維護，降低冶金企業面臨的生產風險，進一步發揮電氣自動化設備的價值，推動冶金行業的整體發展。

本文介紹了冶金企業電氣自動化設備常見故障類型，以燒結生產線電氣自動化設備故障診斷和維護策略為例，探索了冶金電氣自動化設備安全穩定運行之道。通過建立有效防范意識、制定科學維護機制、優化故障維護體系，保障了冶金企業的安全高效生產和發展。

1 電氣自動化設備常見故障類型

燒結廠是典型的冶金類生產企業，在日常生產中涉及諸多電氣自動化設備應用及管理問題。由于燒結生產系統電氣自動化設備系統龐大、構成復雜，在實際生產運行中出現各類故障問題是不可避免的。電氣自動化系統故障主要包括關聯性故障非和關聯性故障。

1.1 關聯性故障

關聯性故障屬于常見類型，主要指設備在運行環節，受到系統不合理設計或者結構、性能不全等因素影響，導致多環節、多機構、多設備的關聯故障問題。其通常又可分為固有性故障和隨機性故障。

顧名思義，固有性故障即在設備設計生產階段便存在的先天性故障，主要是受技術水平、生產工藝及應用方案等限制，難以在短期內實現有效解決的故障；隨機性故障則具有較強的偶然性，并且會增加故障檢測與處理難度，但通常而言，該故障主要源于程序編制失誤或者參數設置問題，在確定故障后的處理相對比較簡單。因此在設備的使用過程中，應加強設備的科學操作，可大幅避免故障的產生機率。另外，當設備內部的潤滑液壓系統、中控回路電氣系統或機械等關鍵部位產生故障問題時，極易誘發電氣自動化系統關聯性事故，如硬件故障、內部構件問題等。

1.2 非關聯性故障

通常而言，冶金企業電氣自動化設備的非關聯性故障，一般是指設備在運輸、安裝或使用過程中，電氣自動化設備受到直接破壞所導致的故障問題，如撞擊、設備硬件損壞、線路問題等。簡言之，電氣自動化系統非關聯性故障是電氣自動化設備在非系統自身設計或者安裝結構原因所引發的故障問題，而是由于外部不確定因素或者人為因素所導致的故障。因此，在燒結廠電氣自動化設備應用中，只要嚴格按照要求，完善電氣自動化設備運輸、安裝和操作方法，將有助于降低非關系性故障產生機率。

2 冶金企業電氣自動化設備故障診斷方法

2.1 提取設備故障特征

電氣自動化設備故障診斷涉及諸多內容，包括狀態監測、識別判斷、預測未來等。尤其是在實施自動化設備故障診斷時，必須要掌握誘發故障產生的異常情況、故障部位及危險程度，并加以預判。在電氣自動化設備故障診斷過程中，要觀察電氣自動化設備故障是否與生產功能有關，特別是加強對各項指標的關注和監測，如震動、異響、升溫等情況，掌握設備的位置、壓力、轉速等信號，為設備故障的識別和判斷提供依據。因此，只有有效掌握設備故障的特征表現，才能真正縮短設備故障診斷時間，提升故障維護的整體效率，降低設備故障對生產作業系統的影響。

2.2 實施故障診斷分類

故障診斷通?？梢詣澐譃楹喴坠收显\斷和精確故障診斷。簡易故障診斷是借助現場操作人員、設備維保人員等，結合設備的故障表現，利用簡單的觀察判斷故障所在，實現現場的高效診斷。一方面，現場人員通常能夠從故障設備的運行聲音、外形變化、運行狀態等判斷故障，并采用有效的方法處理。如：聽設備運行聲音，可判斷電機軸承是否損壞；聞設備味道，判斷設備是否出現短路、燒焦問題；摸設備表面，可判斷設備是否存在高溫過熱現象等。精確故障診斷則通常應用于復雜故障處理之中，即利用技術專家或者自動化檢測技術等，對電氣自動化設備實施綜合檢測和診斷，大幅縮小故障排除范圍，快速判斷故障的類型、部位及形成處理方案。

2.3 制定科學診斷流程

由于燒結廠屬于冶金企業生產的重要工藝環節，電氣自動化設備所發揮的作用至關重要，若不制定有效的診斷流程，勢必會影響企業的生產效率。通常情況下，電氣自動化設備故障診斷，需要涉及數據采集處理、特征提取、狀態監測、故障診斷及維修實施等流程。最后再由專家維護團隊，針對設備故障問題實施診斷和維護，以大幅提升診斷的效率和維護質量。故障診斷及維護方法流程如圖1所示。

圖1 故障診斷及維護方法流程

3 冶金企業電氣自動化設備故障維護策略

3.1 建立有效防范意識

隨著我國各行業各領域基礎建設的蓬勃發展，冶金企業所承擔的任務愈發重要，而冶金企業電氣自動化設備的良好狀態是企業生產系統安全穩定運行的保障，因此必須切實解決好冶金企業電氣自動化設備故障問題。通常而言，針對燒結廠電氣自動化設備故障問題，應自上而下建立科學的防范意識和責任意識，即在電氣自動化設備使用中，建立安全、科學、規范的操作流程，避免設備在使用中的操作錯誤、參數設置等引發的故障問題，從根本上保證設備的使用安全。

3.2 制定科學維護機制

電氣自動化設備通常處于高負荷運行狀態之中，要想長期保證設備的安全有效運行，規避設備故障問題的產生，則應當從根本上解決維護的問題，將各類故障風險隱患解決在萌芽狀態。據此，在設備的使用中應制定日常維護機制、日常巡檢機制與定期點檢機制，確保在故障風險尚未形成階段，落實故障隱患的就地解決，保證電氣自動化設備的安全穩定運行。

當然，制定科學制度的同時，也必須要強調檢測質量，即在日常的巡查、巡檢過程中，必須要掌握電氣自動化設備的技術性能和運行特點，判斷設備運行是否符合標準，是否存在異常問題等，及時掌握、收集和反饋故障信息，以實施更加全面的診斷和維護工作，便于后續工作的開展。

3.3 優化故障維護體系

對于燒結廠而言，提升電氣自動化故障診斷效率的關鍵在于預防，而實現故障維護體系的優化也是至關重要。尤其是做好故障維護體系的構建，即扎實落實設備的巡檢與定期維護，建立電氣自動化設備的維護檔案，切實依據設備的維護保養要求，及時提供相應的保養、維護和換件等操作，使電氣自動化設備始終保持良好的技術性能。另外，注重電氣自動化設備使用環境的優化，即在日常的設備使用中，必須要遵循其使用場景的優化，要求設備在規定的范圍內運行，避免超負荷運行，及時對污染物實施清理。此外，還應積極引入現代化電子監測元件和數據傳感設備，實現對電氣自動化設備的實時監測，第一時間發現異常問題并實施故障處理，達到省時、省力的效果。

列舉維修實例。例如：燒結配料系統中，皮帶秤的配料都是按照設定好的比例下料，皮帶秤的設定與實際反饋值形成PID 調節。PID 調節分為三部分：比例P 控制，其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系，當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差；積分I控制，其控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系，積分項對誤差取時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大，這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大，使穩態誤差進一步減小，直到等于零，因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態后無穩態誤差；微分D 控制，其控制器的輸出與輸入誤差信號的微分成正比關系，在微分控制中，自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩，解決的辦法是使抑制誤差的作用“超前”，而具有比例+微分(PD)的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調，因此對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。例如圖2所示。

圖2 比例+微分(PD)調節過程中的動態特性

而在燒結配料系統中，稱重反饋波動比較大，需要采用調節PID 參數。PID 參數設定需要根據稱重設備情況，經過系統運行調試摸索最佳調節參數，使得下料稱重反饋快速趨于平穩，減小回差，保證下料平穩，如圖3所示。

圖3 PID調節過程中的動態特性

4 結語

本文以燒結生產線電氣自動化設備故障診斷和維護為例，介紹了冶金企業電氣自動化設備常見故障類型，探索了冶金企業電氣自動化設備故障的解決之道，提出了冶金企業電氣自動化設備故障診斷和維護策略，為冶金企業的安全高效生產和發展提供了可靠的保障。

總而言之，隨著冶金行業的地位日益突顯，對企業安全穩定生產的要求也愈發嚴格。尤其是燒結廠作為冶金企業重要的生產工序，對于電氣自動化設備的依賴性更強，因此電氣自動化設備的故障診斷和維護必須要適應環境的變化，注重提升自身設備故障診斷與維護能力，及時化解存在的各類風險問題。對于電氣自動化設備維護和管理人員，應嚴格執行電氣自動化設備運行、維護各項制度，確保在故障風險尚未形成階段，落實故障隱患的就地解決，保證電氣自動化設備的安全穩定運行。