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一、國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)設(shè)備診斷成功案例
1999年1月,發(fā)現(xiàn)高爐爐頂齒輪箱螺栓拉斷;2000年,判斷高線精軋機(jī)錐軸和輥軸零部件損壞;2006年2月,發(fā)現(xiàn)棒材廠16號(hào)軋機(jī)減速機(jī)錐箱軸承故障;2007年11月,判斷某大型鐵礦排巖車(chē)間破碎機(jī)回轉(zhuǎn)體隱患;2008年4月,發(fā)現(xiàn)冷連軋機(jī)五機(jī)架第五架傳動(dòng)軸故障;2009年11月,發(fā)現(xiàn)高線減定徑機(jī)30架錐箱輸出軸軸系故障;2010年,發(fā)現(xiàn)煉鋼耳軸傾動(dòng)機(jī)構(gòu)軸承早期磨損;2011年,發(fā)現(xiàn)高爐爐頂新齒輪箱回轉(zhuǎn)支承間隙小,影響運(yùn)行。由上可見(jiàn),設(shè)備診斷技術(shù)不僅可以預(yù)測(cè)故障隱患,在判斷設(shè)備制造裝配精度方面也可起到一定作用。國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)設(shè)備的診斷成功案例中,寶鋼可以追溯到1983年,部分設(shè)備在投產(chǎn)時(shí)就有診斷成功案例,此后每年均有各類(lèi)成功案例,特別是在1996年開(kāi)展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷受控點(diǎn)工作后,每年均有數(shù)百項(xiàng)成功案例。武鋼自2002年開(kāi)展基于設(shè)備診斷技術(shù)的“萬(wàn)點(diǎn)受控”工程項(xiàng)目以來(lái),已經(jīng)成功地在首鋼、河鋼等二十多個(gè)大中型企業(yè)推廣應(yīng)用,積累各種成功案例達(dá)200余個(gè)。
二、常用監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)
冶金機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)已形成以振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷、油樣分析、電流監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)和無(wú)損探傷為主,其他技術(shù)為輔的格局。
(1)振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)冶金企業(yè)以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為多,這類(lèi)機(jī)械故障所激發(fā)的振動(dòng)多為橫向振動(dòng),通常是由其核心部件軸部件故障引起,軸部件故障信號(hào)大多為周期信號(hào),準(zhǔn)周期信號(hào)或平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)等。該類(lèi)信號(hào)的分析方法目前最常用的是時(shí)域—頻域分析方法。時(shí)域波形是機(jī)械振動(dòng)振幅的瞬態(tài)值隨時(shí)間延續(xù)而不斷變化所形成的動(dòng)態(tài)圖像,時(shí)域信號(hào)分析的基本參數(shù)有峰值、均值、均方根值(有效值)、方差、方根幅值、平均幅值、偏度、峭度等。一般說(shuō)來(lái)均方根值、方根幅值、平均值以及峭度均會(huì)隨著故障的發(fā)生和發(fā)展而增大。峭度、裕度因數(shù)和脈沖因數(shù)對(duì)于沖擊脈沖類(lèi)的早期故障比較敏感,但隨著故障的逐漸發(fā)展,其值反而會(huì)下降,而均方根值的穩(wěn)定性較好,但對(duì)早期故障不明顯,故常將它們同時(shí)使用,以兼顧敏感性和穩(wěn)定性。在頻譜分析時(shí),所關(guān)心的多是各種軸轉(zhuǎn)速的多倍頻率處以及轉(zhuǎn)速的非整數(shù)倍頻率處的峰值。通過(guò)分析頻譜中的軸速頻率的整倍數(shù)波峰可診斷如零部件不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、軸彎曲和磨損等多種故障;不平衡、不對(duì)中這兩類(lèi)故障給冶金設(shè)備帶來(lái)巨大損失,應(yīng)當(dāng)作為企業(yè)設(shè)備診斷的重點(diǎn)。
(2)應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)機(jī)械設(shè)備發(fā)生失效并最終引發(fā)故障往往由其結(jié)構(gòu)的潛在局部損傷引起,結(jié)構(gòu)損傷從細(xì)小到擴(kuò)張?jiān)俚阶罱K破壞是一個(gè)逐漸發(fā)展演變的過(guò)程。由于應(yīng)變能使結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)中小損傷信息得以“放大”,基于應(yīng)力應(yīng)變的檢測(cè)技術(shù)近年來(lái)引起關(guān)注并得到快速發(fā)展,廣泛應(yīng)用于冶金等領(lǐng)域。
(3)聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)聲發(fā)射傳感器和振動(dòng)傳感器核心部件都是壓電元件,聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)不僅可以利用材料受載以彈性波的形式釋放應(yīng)變能的現(xiàn)象來(lái)探測(cè)和識(shí)別材料內(nèi)部產(chǎn)生損傷或結(jié)構(gòu)變化的情況,還可以用來(lái)檢測(cè)機(jī)械零部件外表點(diǎn)蝕或剝落情況。該技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)方法已被廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工等眾多領(lǐng)域。由于其接收信號(hào)的頻率范圍寬(至少可達(dá)2~70kHz),靈敏度高,適用于探測(cè)結(jié)構(gòu)缺陷發(fā)出的高頻應(yīng)力波信號(hào),其高頻特性可有效避開(kāi)周?chē)皖l的噪聲,對(duì)機(jī)械設(shè)備(尤其是低速重載設(shè)備)或大型構(gòu)件可提供整體或局部快速檢測(cè),及早發(fā)現(xiàn)故障隱患。
(4)磁記憶檢測(cè)技術(shù)鐵磁學(xué)研究指出,磁彈性效應(yīng)是指當(dāng)彈性應(yīng)力作用于鐵磁材料時(shí),鐵磁體不但會(huì)產(chǎn)生彈性形變,還會(huì)產(chǎn)生磁致伸縮性質(zhì)的形變,從而引起磁疇壁的位移,改變其自發(fā)磁化的方向。當(dāng)鐵制設(shè)備的某一部位在周期性負(fù)載和外部磁場(chǎng)的共同作用下,在該處會(huì)造成殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)。采用金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確地找出部件可能導(dǎo)致?lián)p壞的最大應(yīng)力集中區(qū)域。檢測(cè)時(shí)不需要對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的磁化,檢測(cè)后也無(wú)需進(jìn)行退磁處理;不需要對(duì)金屬表面做專(zhuān)門(mén)的預(yù)處理,對(duì)表面有保護(hù)層的允許距離150mm進(jìn)行檢測(cè);無(wú)需耦合劑;它能夠檢測(cè)到金屬疲勞損傷和瀕臨損傷的狀態(tài),在應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)評(píng)價(jià)與設(shè)備強(qiáng)度及可靠性分析、壽命預(yù)測(cè)方面有獨(dú)到的能力。這方面的研究和應(yīng)用已初見(jiàn)成效。
(5)油液檢測(cè)技術(shù)從油著手的設(shè)備故障診斷技術(shù)內(nèi)容包括:油物理化學(xué)指標(biāo)變化;油在機(jī)體內(nèi)生成沉積物檢測(cè);油顆粒污染度檢測(cè)(磨損顆粒,泄漏介質(zhì))等。理化性能指標(biāo)主要是檢測(cè)油的酸值、水分、運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)等來(lái)檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài);應(yīng)用光譜儀、鐵譜儀、顆粒計(jì)數(shù)器等可對(duì)油中攜帶的磨粒的尺寸、顏色、形貌、濃度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),以此來(lái)判斷設(shè)備磨損狀態(tài)和磨損部位。通過(guò)定期采集油液系統(tǒng)摩擦副之后、油濾裝置之前,油箱加油口、放油口,專(zhuān)用放油閥的油樣,并對(duì)所取油樣或油脂進(jìn)行分析來(lái)判斷是否需要換油和該設(shè)備是否存在故障隱患。目前,油液分析技術(shù)更多地集中在多技術(shù)油液分析信息的融合故障診斷方法及油液分析信息與其他故障信息融合方法的研究上,而油液分析技術(shù)的智能診斷方法及在線檢測(cè)系統(tǒng)成為油液分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
(6)油液測(cè)溫技術(shù)齒輪箱和飛剪等設(shè)備的油溫過(guò)高會(huì)引起一系列問(wèn)題。油溫變化引起油性能下降,包括黏度下降、加速老化變質(zhì),并導(dǎo)致齒輪嚙合摩擦增大、磨損嚴(yán)重以及發(fā)生齒面膠合。而飛剪軸瓦溫升過(guò)高往往是軸與瓦摩擦所致。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)油溫變化,在易出故障部位安裝溫度傳感器并最好同時(shí)安裝振動(dòng)傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油溫和振動(dòng)變化,及時(shí)采取措施,避免故障發(fā)生。
(7)低速重載設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)煉鋼耳軸傾動(dòng)機(jī)構(gòu)、高爐爐頂齒輪箱和粗軋機(jī)等低速重載設(shè)備的主要特點(diǎn)是工作轉(zhuǎn)速低且在運(yùn)行中承受較大的沖擊載荷,背景噪聲大,早期故障特征難以提取,僅用振動(dòng)方法很難準(zhǔn)確判斷早期故障隱患。上述檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合可以有效識(shí)別低速重載設(shè)備的早期故障。實(shí)踐證明,對(duì)于正常磨損的設(shè)備,在設(shè)備運(yùn)行早期,對(duì)故障特征較為敏感的是油液、聲發(fā)射和磁記憶檢測(cè)技術(shù);在設(shè)備運(yùn)行中期,對(duì)故障特征較為敏感的是振動(dòng)和噪聲檢測(cè)技術(shù);在設(shè)備運(yùn)行后期,電流和溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)故障情況也很有效,應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的不同階段,采用不同的檢測(cè)技術(shù)來(lái)排查設(shè)備故障隱患。需要指出的是,多傳感器信息融合技術(shù)和小波分析等技術(shù)不僅適用于中高速設(shè)備故障診斷,對(duì)于低速重載設(shè)備故障也有一定的效果。
三、企業(yè)執(zhí)行層存在的問(wèn)題及對(duì)策
(1)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員應(yīng)能看懂頻譜圖。先學(xué)會(huì)看基頻,再學(xué)會(huì)看諧波和邊頻,最后學(xué)會(huì)看頻率結(jié)構(gòu)。
(2)準(zhǔn)確出示診斷報(bào)告。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)培訓(xùn)監(jiān)測(cè)診斷人員的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)組織機(jī)構(gòu)培訓(xùn),通過(guò)6~12個(gè)月的時(shí)間達(dá)到I級(jí)監(jiān)測(cè)診斷人員的水平,再用1~3年的時(shí)間達(dá)到Ⅱ級(jí)監(jiān)測(cè)診斷人員的水平,即可掌握做診斷報(bào)告的基本方法。
(3)分清故障發(fā)生的基本原因。在長(zhǎng)期掌握監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,從機(jī)械和電氣兩個(gè)方面分頭排查故障。
(4)全方位提高故障診斷準(zhǔn)確率。以軸承故障為例,其主要故障形式是磨損和疲勞剝落,服從“浴盆曲線”,班組人員通過(guò)趨勢(shì)圖并在時(shí)域和頻域圖中尋找等間隔成分,可以發(fā)現(xiàn)60%以上的故障隱患。對(duì)于冶煉和軋鋼的絕大多數(shù)機(jī)械設(shè)備,通過(guò)“感官檢測(cè)+在線/離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)+責(zé)任心”,可達(dá)到80%以上的診斷準(zhǔn)確率。企業(yè)設(shè)備維護(hù)人員、專(zhuān)業(yè)公司專(zhuān)業(yè)人員和專(zhuān)家三方會(huì)診,可以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確率。
冶金設(shè)備故障的情況非常多,全面準(zhǔn)確診斷設(shè)備故障難度較大,只有生產(chǎn)和維護(hù)人員共同實(shí)施基于設(shè)備診斷技術(shù)的點(diǎn)檢才能最大限度地掌握設(shè)備狀態(tài),再加上多種維修模式并存的設(shè)備維修體制,才能最大限度地降低設(shè)備故障。
(5)提取低頻微沖擊信息。國(guó)內(nèi)外均有振動(dòng)儀器可以提取到0.1Hz的故障特征頻率,其中聲發(fā)射儀器效果也非常好,低頻微沖擊信息提取已經(jīng)有許多成功案例。
四、企業(yè)管理層存在的問(wèn)題及對(duì)策
(1)認(rèn)為設(shè)備總是要壞的,監(jiān)測(cè)沒(méi)有用。2011年4月14日到4月22日,江南某高線廠精軋機(jī)檢修完畢,準(zhǔn)備在48h后投入運(yùn)行,北京某高校診斷人員在檢修前的振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頻譜圖上發(fā)現(xiàn)錐箱Z3/Z4齒輪嚙合頻率和邊頻,該邊頻與Ⅱ軸軸頻相等,即報(bào)告廠方,重新開(kāi)箱檢查,發(fā)現(xiàn)Z3齒輪沿軸向出現(xiàn)穿透性裂紋,立即更換后避免了一起惡性事故。
(2)認(rèn)為設(shè)備一直沒(méi)出問(wèn)題,降成本壓力大,不需要上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。某鋼廠用了6年的50t轉(zhuǎn)爐耳軸傾動(dòng)機(jī)構(gòu)突發(fā)故障,停產(chǎn)196h,造成700萬(wàn)以上的直接損失,遠(yuǎn)超過(guò)6年來(lái)降低的成本。實(shí)際上這種間歇性低速重載設(shè)備的隱患是可以通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)診斷出來(lái)的。
(3)認(rèn)為振動(dòng)離線監(jiān)測(cè)可以取代在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在低端產(chǎn)品,例如普通型材和普通棒材等產(chǎn)品,由于裝備水平不高,用離線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備中晚期故障,如果專(zhuān)業(yè)人員水平較高,也可以發(fā)現(xiàn)一些高速設(shè)備的中晚期隱患。
在中高端產(chǎn)品,例如鋼簾線、冷軋板、硅鋼板等,離線系統(tǒng)很難埔捉到故障早期特征;而且無(wú)法記錄軋制每一塊原材料的時(shí)刻,從而也就無(wú)法知道影響產(chǎn)品質(zhì)量的準(zhǔn)確原因;更重要的是,某些新型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng),不容許維護(hù)人員用手持式儀器靠近設(shè)備,例如煉鐵高爐爐頂齒輪箱附近煤氣大,冷連軋機(jī)組機(jī)架進(jìn)行封閉式軋制等。所以,在軋制品種鋼或者新建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力生產(chǎn)線的企業(yè),應(yīng)有比例的投運(yùn)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。
(4)認(rèn)為建設(shè)新廠時(shí)已經(jīng)投入大量費(fèi)用,再?zèng)]有資金投入,剛運(yùn)行的新設(shè)備不需要上在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2008年9月17日凌晨4時(shí)左右,某新建熱軋廠點(diǎn)檢工人聽(tīng)見(jiàn)粗軋機(jī)下接軸平衡軸承座處一聲異響,人工檢測(cè)出該部位溫度升高,由于測(cè)溫儀無(wú)法識(shí)別軸承故障,停車(chē)后又恢復(fù)轉(zhuǎn)車(chē),該部位又聽(tīng)到一聲異響,同時(shí)冒出大量黑煙,軋機(jī)停止運(yùn)行,停機(jī)后發(fā)現(xiàn)該軸承嚴(yán)重?zé)龘p,多處融接在一起。由于下接軸軸頸燒損,僅在換上新接軸之前,熱連軋機(jī)R2下接軸平衡軸承的累計(jì)檢修時(shí)間就長(zhǎng)達(dá)204h,直接損失高達(dá)4420萬(wàn)元。而在承德鋼鐵集團(tuán)公司熱軋廠,由于投入了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),不僅在試車(chē)階段就發(fā)現(xiàn)了制造廠的設(shè)備缺陷,且從投產(chǎn)至今從沒(méi)有發(fā)生過(guò)惡性機(jī)械故障。
關(guān)鍵詞:冶金機(jī)械設(shè)備;維修技術(shù);問(wèn)題措施
中圖分類(lèi)號(hào):C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,帶動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展。其中金屬冶金工業(yè)發(fā)展迅速,使金屬材料的需求也不斷增多。但是由于冶金工業(yè)環(huán)境惡劣,冶金設(shè)備損傷程度較大,若不注意加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù),就會(huì)減少設(shè)備的使用年限,使得生產(chǎn)成本增加。近年來(lái),隨著原材料價(jià)格的攀升,冶金機(jī)械設(shè)備的成本價(jià)格也在上漲。因此,對(duì)冶金機(jī)械設(shè)備的維護(hù)及維修工作就提出了更高的要求。
一、影響冶金機(jī)械設(shè)備使用效果的主要因素
冶金機(jī)械設(shè)備存放或使用的不當(dāng),以及不定期進(jìn)行維護(hù),都會(huì)對(duì)其使用性能產(chǎn)生影響。其影響因素主要有以下幾個(gè)方面:
1、使用不當(dāng)
冶金機(jī)械設(shè)備在使用的過(guò)程中會(huì)受到磨損、化學(xué)物質(zhì)的腐蝕、零部件的疲勞等損害,在各種外力的作用下,導(dǎo)致設(shè)備表面磨損,形態(tài)發(fā)生改變,部分功能喪失,壽命終止。
2、外部環(huán)境因素
冶金工作的環(huán)境很惡劣,設(shè)備受環(huán)境的影響較大。如設(shè)備上的一些材料會(huì)與酸堿性的空氣發(fā)生緩慢化學(xué)反應(yīng),造成設(shè)備的腐蝕。導(dǎo)致其性能降低,壽命縮短。
3、機(jī)械使用中的磨損
冶金設(shè)備的運(yùn)行是一個(gè)整體,而在運(yùn)行中任何一個(gè)部件的損壞都可能會(huì)引起與其相關(guān)的部件發(fā)生關(guān)聯(lián)損壞,從而影響了整個(gè)設(shè)備的整體運(yùn)行情況,最終導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生。
機(jī)械磨損 產(chǎn)生原因
使用磨損 機(jī)械設(shè)備在使用的過(guò)程中,不可避免的會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損,當(dāng)磨損到一定程度時(shí),就會(huì)使各零部件的原來(lái)幾何狀態(tài)發(fā)生改變。
運(yùn)行磨損 在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候,各零部件之間會(huì)相互磨合,當(dāng)其相互配合的性質(zhì)發(fā)生改變的時(shí)候,就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的傳動(dòng)發(fā)生松動(dòng),其設(shè)備的精密度和工作的性能都會(huì)相對(duì)下降,嚴(yán)重影響工作效率
表1 機(jī)械使用中的磨損
二、冶金機(jī)械設(shè)備維修方式
在設(shè)備出現(xiàn)故障或影響正常工作時(shí)才對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修,這樣的維修方式稱(chēng)為事后修理。事后維修方式的缺點(diǎn)是缺乏預(yù)防性。因此,要加強(qiáng)預(yù)防維修。
1、對(duì)冶金機(jī)械設(shè)備進(jìn)行預(yù)防維修
預(yù)防維修就是防患于未然,在冶金機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作之前對(duì)其進(jìn)行全面檢查,在工作中也定期進(jìn)行檢查維修,從而預(yù)防出現(xiàn)故障影響生產(chǎn)。這樣就能在出現(xiàn)故障的預(yù)兆時(shí),及時(shí)地將其扼殺。對(duì)其進(jìn)行的預(yù)防維護(hù)主要有以下方面:
預(yù)防維護(hù) 作用
常規(guī)維護(hù) 保證設(shè)備能夠在狀態(tài)正常下運(yùn)轉(zhuǎn)
預(yù)防性的點(diǎn)檢 日常隨機(jī)檢查、定期檢查以及精密檢查。檢查設(shè)備是否存在異常,是否存在安全隱患
設(shè)備維修 設(shè)備發(fā)生故障之前,對(duì)其進(jìn)行的有計(jì)劃地預(yù)防性修理
維修記錄 這份記錄有利于對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)、生命周期有個(gè)全面、系統(tǒng)的了解,全面掌握設(shè)備的工作狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維修后,必須做詳細(xì)的記錄,對(duì)設(shè)備提出預(yù)防機(jī)械故障再發(fā)生的措施,制定合理的維修計(jì)劃
表2 預(yù)防維護(hù)措施
2、對(duì)冶金設(shè)備進(jìn)行預(yù)測(cè)性的維修
近年來(lái),迅速發(fā)展的監(jiān)測(cè)技術(shù)為以前具有盲目性的預(yù)測(cè)性維修工作提供了可靠依據(jù)。其主要特點(diǎn)是:①在冶金機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)對(duì)其進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)技術(shù)可早點(diǎn)發(fā)現(xiàn)將要發(fā)生的機(jī)械故障,自動(dòng)發(fā)出即將會(huì)發(fā)生的故障警報(bào)。②對(duì)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備,進(jìn)行綜合分析并形成書(shū)面報(bào)告,正確地找出正在運(yùn)行的設(shè)備中即將發(fā)生機(jī)械故障的原因。③進(jìn)行預(yù)測(cè)性的維修只須更換損壞的零部件,按照實(shí)際需要的部件進(jìn)行維修,目的性強(qiáng)。④通過(guò)監(jiān)測(cè)技術(shù)可詳細(xì)的對(duì)設(shè)備的維修費(fèi)用和節(jié)約額進(jìn)行計(jì)算,更精確地計(jì)算出備用零件的庫(kù)存量,以免因?yàn)槿鄙倬S修的零部件而影響設(shè)備的按時(shí)維修,不能正常工作。
三、維修重要性及注意事項(xiàng)
1、機(jī)械設(shè)備的維修重要性
①及時(shí)的檢修,可以消除故障隱患,防止影響設(shè)備的性能。②消除由于設(shè)備的原因而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。③消除由于設(shè)備的老化損耗等而導(dǎo)致的企業(yè)收益率下降及能源損失。④消除設(shè)備的不安全因素,保障工人的人身安全。⑤改善設(shè)備周?chē)沫h(huán)境,提高職工工作的情緒。
2、維修注意事項(xiàng)
①冶金企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極的培養(yǎng)維修人才,打造高素質(zhì)的冶金機(jī)械設(shè)備維修隊(duì)伍。②在冶金企業(yè)中建立一套科學(xué)合理的維修管理制度,具體包括故障維修制度、預(yù)防性維修制度及預(yù)測(cè)性維修制度。③要注重深入地開(kāi)展精度維修,嚴(yán)格地執(zhí)行冶金設(shè)備的生產(chǎn)廠家所規(guī)定的維修標(biāo)準(zhǔn),按照要求對(duì)設(shè)備的功能和精度進(jìn)行維修。④冶金企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的生產(chǎn)工藝和設(shè)備維護(hù)檢修方式的具體實(shí)際情況,組織協(xié)調(diào)維修人員與所需維修設(shè)備之間的關(guān)系,充分地利用人力、物力及財(cái)力,為設(shè)備的快速、低成本、保質(zhì)保量的維修奠定基礎(chǔ)。
四、維修新技術(shù)應(yīng)用
隨著冶金業(yè)的迅猛發(fā)展,冶金設(shè)備也要進(jìn)行同步的更新,應(yīng)不斷的將高新技術(shù)引進(jìn)到冶金機(jī)械設(shè)備維修中。
1、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)的應(yīng)用
近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)被逐步應(yīng)用于冶金機(jī)械設(shè)備的維修中,它是一種科學(xué)的管理方法和手段,用網(wǎng)絡(luò)圖或表格來(lái)表示各項(xiàng)具體工作的先后進(jìn)行順序和相互關(guān)系,并圍繞著關(guān)鍵的線路對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃,對(duì)各項(xiàng)工作的完成情況進(jìn)行嚴(yán)格控制,以降低時(shí)間和能源消耗為目標(biāo)的一種方法。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)通過(guò)構(gòu)建的網(wǎng)路圖就能很清楚的看到需要檢修的關(guān)鍵線路是哪條,檢修的進(jìn)行將會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)度。特別是那些多機(jī)聯(lián)動(dòng)的設(shè)備,其優(yōu)越性更明顯,它可以更加直觀地看待問(wèn)題,更及時(shí)準(zhǔn)確的處理問(wèn)題,讓各個(gè)工序井然有序的進(jìn)行。也可以充分地考慮計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)備的維修中的應(yīng)用。
2、冶金設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
冶金機(jī)械設(shè)備的傳統(tǒng)維修方法存在著一定的弊端,所有機(jī)械設(shè)備都制定有檢修的周期。但是設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中有很多因素在影響它的使用壽命和正常運(yùn)行。如果對(duì)可以繼續(xù)運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行停車(chē)檢修,會(huì)給企業(yè)的生產(chǎn)成本帶來(lái)?yè)p失,且檢修中拆除的零部件可以繼續(xù)利用時(shí)則造成不必要的浪費(fèi)。但是若因未例行檢查而造成更大的事故,則會(huì)造成更大的人、財(cái)、物浪費(fèi),給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。利用“離線檢測(cè)無(wú)線傳輸趨勢(shì)分析系統(tǒng)”、“設(shè)備壽命周期費(fèi)用分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)”及“在線檢測(cè)智能診斷系統(tǒng)”對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷,在很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備狀態(tài)的預(yù)知和設(shè)備使用壽命的一個(gè)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
3、冶金機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
近年,我國(guó)在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息檢測(cè)技術(shù)方面得到了較大發(fā)展,研制出多種具有高可靠性并適合高溫、重載和多塵等極端惡劣條件的精密傳感器與檢測(cè)系統(tǒng)。例如:附著式傳感器通過(guò)測(cè)量熱軋機(jī)等高溫立柱的應(yīng)變來(lái)間接測(cè)量軋制力等,利用智能監(jiān)測(cè)儀表和工控機(jī)軟件配合實(shí)現(xiàn)對(duì)熱輸出等干擾信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與軟補(bǔ)償處理,消除對(duì)測(cè)量精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生的嚴(yán)重影響。旋轉(zhuǎn)軸扭矩遙測(cè)裝置解決了軸上長(zhǎng)期供電的難題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型軋機(jī)等重載設(shè)備的主傳動(dòng)扭矩的在線遙測(cè)。
結(jié)束語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,中國(guó)的冶金業(yè)也得到了不斷地發(fā)展,其生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備使用也得到了不斷的更新,同時(shí)也對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作提出了更高的要求。本文分析影響冶金機(jī)械設(shè)備使用效果的原因,并提出了有效的維修措施,對(duì)冶金設(shè)備維修具有借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
[1]劉燕平;涂德林;郭金溢.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)要點(diǎn)之我見(jiàn)[J].科技信息.2014(01):34-35.
鋼鐵冶金行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的需求比較大,主要是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下,體現(xiàn)出了自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。鋼鐵冶金行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大,涉及到的工藝和技術(shù)呈現(xiàn)復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì),需要利用自動(dòng)化技術(shù),支持鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展,分析鋼鐵行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的需求,如下:自動(dòng)化技術(shù)的邏輯控制需求,其在鋼鐵冶金行業(yè)中發(fā)揮準(zhǔn)確的控制作用,提供機(jī)械化、信息化的控制方式,落實(shí)自動(dòng)化技術(shù)的控制途徑,保障鋼鐵冶金行業(yè)的生產(chǎn)效率。鋼鐵冶金行業(yè)利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能控制,輔助智能化的編程,充分應(yīng)用自動(dòng)化的技術(shù)與系統(tǒng),為鋼鐵冶金行業(yè)提供可靠的技術(shù)支持,確保鋼鐵冶金的效率與效益,有利于鋼鐵冶金行業(yè)的綜合化發(fā)展,通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)化了鋼鐵冶金行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境,保障多學(xué)科的融合化發(fā)展,滿足鋼鐵冶金行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)踐需求。
2自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)中的未來(lái)發(fā)展
自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)中起到重要的作用,一方面提高鋼鐵冶金的自動(dòng)化水平,另一方面改進(jìn)鋼鐵冶金的生產(chǎn)工藝,體現(xiàn)技術(shù)型的控制優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)化技術(shù)成為鋼鐵冶金行業(yè)的重點(diǎn),表現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì),分析自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。
2.1自動(dòng)化控制的高效性發(fā)展鋼鐵冶金行業(yè)的自動(dòng)化技術(shù),其對(duì)控制性能的要求比較高,需要具備高效性的特點(diǎn),由此才能適應(yīng)鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展?,F(xiàn)代鋼鐵冶金行業(yè)中引進(jìn)了智能化、數(shù)字化的技術(shù),增加了自動(dòng)化控制的負(fù)擔(dān),所以針對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出高效性的發(fā)展要求,促使其在未來(lái)發(fā)展中達(dá)到高效的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),適應(yīng)鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展需求,最大程度地提高自動(dòng)化的控制效率。高效性是鋼鐵冶金行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)發(fā)展,輔助鋼鐵冶金行業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝,保障自動(dòng)化生產(chǎn)的效率。
2.2自動(dòng)化技術(shù)的一體化發(fā)展一體化的自動(dòng)化技術(shù)具有集成的特點(diǎn),其在鋼鐵冶金行業(yè)中涉及到電子、電氣等多項(xiàng)技術(shù),推進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)一體化的融合性發(fā)展。一體化的自動(dòng)化技術(shù)解決了傳統(tǒng)技術(shù)在鋼鐵冶金行業(yè)中出現(xiàn)的應(yīng)用問(wèn)題,落實(shí)一體化的操作途徑。例如:鋼鐵冶金行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中的EIC,聯(lián)合了儀表、電氣等技術(shù),明確劃分鋼鐵冶金行業(yè)中的生產(chǎn)工藝,充分利用邏輯控制的方式,避免出現(xiàn)邏輯上的問(wèn)題,EIC還能在自動(dòng)化技術(shù)一體化的基礎(chǔ)上,引進(jìn)運(yùn)行軟件的應(yīng)用,提高EIC軟件控制的能力,按照鋼鐵冶金行業(yè)的需求,推進(jìn)EIC的一體化發(fā)展,表明自動(dòng)化技術(shù)一體化的應(yīng)用價(jià)值。
2.3低成本發(fā)展趨勢(shì)低成本是指自動(dòng)化技術(shù)的資源控制,在保障自動(dòng)化技術(shù)準(zhǔn)確應(yīng)用的基礎(chǔ)上,降低鋼鐵冶金行業(yè)的資源投入,還要提高自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)行效益。自動(dòng)化技術(shù)低成本的發(fā)展趨勢(shì),需要采用模塊化的發(fā)展方式,優(yōu)化鋼鐵冶金行業(yè)的資源配置,而且低成本是現(xiàn)代工業(yè)的一種趨勢(shì),其在鋼鐵冶金自動(dòng)化方面體現(xiàn)出了積極性。例如:冶金行業(yè)中的自動(dòng)化技術(shù),利用IPC模塊,結(jié)合CIMS、STD,限制資源投入的規(guī)模,有目的的控制成本的投入,打破冶金行業(yè)資源高消耗的方式,自動(dòng)化技術(shù)的低成本發(fā)展,更有利于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,展示自動(dòng)化技術(shù)低成本的優(yōu)勢(shì)。低成本已經(jīng)成為自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵冶金中的一項(xiàng)趨勢(shì),滿足鋼鐵冶金行業(yè)的未來(lái)需求,體現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)低成本的實(shí)踐性。
3結(jié)語(yǔ)
一、冶金工業(yè)遺產(chǎn)所承載的技術(shù)史價(jià)值:以鐵橋峽為例
以焦炭煉鐵開(kāi)始的近代冶金業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新在工業(yè)革命時(shí)期對(duì)人類(lèi)文明影響巨大,因此在工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域受到普遍重視。如英國(guó)于20世紀(jì)80年代末啟動(dòng)了歷史遺跡保護(hù)項(xiàng)目,鋼鐵工業(yè)歷史遺跡作為其重要部分,形成了398個(gè)影像資料和70個(gè)文件的檔案記錄。[4]在英國(guó)所有與冶金工業(yè)有關(guān)的遺址中,最重要的當(dāng)然是位于伯明翰西北50公里的泰爾福德(Telford)地區(qū)的鐵橋峽。近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)對(duì)工業(yè)文明帶來(lái)的巨大影響,其根本上是鋼鐵冶煉新技術(shù)及其大規(guī)模普及所帶來(lái)的,從這一意義上,我們認(rèn)為冶金工業(yè)遺產(chǎn)的技術(shù)史價(jià)值可以從四個(gè)方面來(lái)概括:一是核心技術(shù)的發(fā)明或引進(jìn);二是新舊技術(shù)體系的交替;三是冶金產(chǎn)品如鋼鐵及其重要景觀的形成;四是新技術(shù)及其生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)社會(huì)和文化的影響。而鐵橋峽遺址具備了上述四種技術(shù)史價(jià)值的全部要素,圍繞這些要素,相應(yīng)的工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)和開(kāi)發(fā)實(shí)踐得以展開(kāi):第一,焦炭煉鐵技術(shù)的發(fā)明和使用,是鐵橋峽成為工業(yè)革命主要發(fā)源地的根本原因,也是其作為工業(yè)遺產(chǎn)的核心價(jià)值所在。鐵橋峽之所以成為工業(yè)革命的主要發(fā)源地,是因?yàn)?709年亞伯拉罕.達(dá)比(AbrahamDarby,1676-1717)在此成功地用焦炭煉出生鐵,這一技術(shù)創(chuàng)新使煉鐵業(yè)擺脫了對(duì)木材的依賴而獲得充分的發(fā)展空間,也拉動(dòng)了煤礦業(yè)的進(jìn)一步繁榮。以鋼鐵為原料的動(dòng)力機(jī)械、工程建筑和鐵路交通因此得以大規(guī)模發(fā)展,人類(lèi)開(kāi)始進(jìn)入“鋼鐵時(shí)代”。[5]基于焦炭煉鐵在技術(shù)史上的意義,鐵橋峽成為了英國(guó)工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)的首要對(duì)象之一,1959年,達(dá)比的焦炭煉鐵高爐也因此成為首個(gè)被挖掘和保護(hù)的對(duì)象,其最初的目的是紀(jì)念Coalbrookdale公司成立250周年。直到1968年鐵橋峽博物館基金(theIronbridgeGorgeMuseumTrust)創(chuàng)立,負(fù)責(zé)對(duì)方圓6平方英里的鐵橋峽地區(qū)的工業(yè)遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)和研究,鐵橋峽工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)和開(kāi)發(fā)由此全面展開(kāi)。第二,焦炭煉鐵試驗(yàn)成功后,鐵橋峽地區(qū)經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的新舊技術(shù)系統(tǒng)交替的時(shí)期,這直接體現(xiàn)在高爐動(dòng)力系統(tǒng)的變革上,這是焦炭煉鐵系統(tǒng)得以最終確立并使這一地區(qū)成為工業(yè)革命搖籃的又一因素,也成為鐵橋峽工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)和展示的主要內(nèi)容之一。達(dá)比的高爐最初是靠上下水池的落差形成動(dòng)力來(lái)鼓風(fēng)的,為解決干旱的夏天上水池枯水的問(wèn)題,最初是通過(guò)修建馬車(chē)軌道來(lái)輸送水,1742年,紐可門(mén)蒸汽機(jī)代替了馬車(chē),用于水的提升,高爐鼓風(fēng)的動(dòng)力仍然來(lái)自水輪機(jī)。直到1776年,直接將博爾登-瓦特蒸汽機(jī)用于鼓風(fēng)的方法得以成功研制,蒸汽機(jī)才在高爐煉鐵中取代了水力鼓風(fēng)[5]。在鐵橋峽,達(dá)比二世修建的上下水池間的運(yùn)水軌道被保存下來(lái),成為體現(xiàn)新舊動(dòng)力系統(tǒng)交替過(guò)程的主要景觀。科爾布魯克代爾鐵博物館(CoalbrookdaleMuseumofIron)用文字、圖片和模型,完整地展示了該地區(qū)新舊高爐技術(shù)系統(tǒng)的變遷過(guò)程,達(dá)到了更清晰地再現(xiàn)工業(yè)革命是如何發(fā)生的效果。第三,1779年修建的鐵橋,作為世界上第一座用生鐵建造的橋,是工業(yè)革命時(shí)期新煉鐵技術(shù)所帶來(lái)的鋼鐵新產(chǎn)品和新景觀,構(gòu)成了鐵橋峽技術(shù)史價(jià)值的另一重要內(nèi)容,這是煉鐵新技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的直接產(chǎn)物。而人們?nèi)绾问状斡蒙F來(lái)建造這樣一座大橋,本身就是另一項(xiàng)很重要的技術(shù)創(chuàng)新。針對(duì)高爐和鐵橋,聯(lián)合國(guó)教科文組織為鐵橋峽作為世界文化遺產(chǎn)作出了以下兩點(diǎn)評(píng)價(jià):1)科爾布魯克代爾高爐使亞伯拉罕•達(dá)比一世在1709年發(fā)明焦炭煉鐵的歷史得以永存。鐵橋作為第一座生鐵構(gòu)建的大橋,同樣是體現(xiàn)人類(lèi)創(chuàng)造天才的杰作。2)科爾布魯克代爾高爐和鐵橋在技術(shù)和建筑發(fā)展歷史上有著重要的影響。可見(jiàn),正是因其在技術(shù)發(fā)展史上的意義,鐵橋和達(dá)比的高爐成為鐵橋峽工業(yè)遺產(chǎn)的核心價(jià)值所在。此外,鐵橋本身的建造技術(shù)的復(fù)原也成為了工業(yè)遺產(chǎn)的重要研究?jī)?nèi)容。1997年,瑞典畫(huà)家伊萊亞斯•馬丁1779年的一幅水粉畫(huà)在斯德哥爾摩曝光,這幅畫(huà)描繪了鐵橋建造的方法。隨后,大衛(wèi)(DavidDeHaan)等人進(jìn)行了詳細(xì)的考古學(xué)、歷史學(xué)和圖片的研究,為了驗(yàn)證畫(huà)中描繪的方法的可行性,2001年在鐵橋峽地區(qū)的比利斯特山露天博物館的運(yùn)河上,一座按1:2的比例的鐵橋使用18世紀(jì)的材料和技術(shù)建造起來(lái),這一成果成為了展示鐵橋建造技術(shù)的景觀之一。第四,新技術(shù)引發(fā)的工業(yè)化導(dǎo)致運(yùn)輸、生活方式和城鎮(zhèn)景觀的改變,是鐵橋峽地區(qū)在整體上作為工業(yè)遺產(chǎn)的價(jià)值體現(xiàn),正如聯(lián)合國(guó)教科文組織對(duì)鐵橋峽價(jià)值評(píng)價(jià)的第3條稱(chēng):“鐵橋峽提供了近代工業(yè)地區(qū)發(fā)展的一個(gè)極具魅力的縮影。采礦區(qū)、運(yùn)輸業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)、工人住所以及交通網(wǎng)絡(luò)被很好地保留下來(lái),形成了一個(gè)非常協(xié)調(diào)的整體,具有顯著的潛在教育價(jià)值?!比绻f(shuō)煉鐵爐和鐵橋承載著技術(shù)本身的歷史,那么因冶金業(yè)的興盛而形成的工業(yè)社會(huì),則屬于“外史”范疇。對(duì)這一層面的歷史價(jià)值進(jìn)行挖掘,可以為工業(yè)遺產(chǎn)的保護(hù)和開(kāi)發(fā)提供更廣闊空間。鐵橋峽現(xiàn)有的10個(gè)博物館中,BlistsHill維多利亞城鎮(zhèn)(BlistsHillVictorianTown)是游客參觀人次最多的景觀,19世紀(jì)后半葉的維多利亞時(shí)代被認(rèn)為是英國(guó)工業(yè)革命的峰端,通過(guò)BlistsHill維多利亞城鎮(zhèn)的重建,鐵橋峽地區(qū)還原了19世紀(jì)經(jīng)過(guò)工業(yè)革命后的英國(guó)人的生活狀況,這個(gè)露天景觀包括維多利亞時(shí)期普通工人的住房、銀行、公立學(xué)校、藥店、食品店、糖果店、鑄鐵廠、蠟燭廠、印刷廠,以及火車(chē)站和鐵路等。這些展示也使鐵橋峽地區(qū)作為工業(yè)遺產(chǎn)景區(qū),更具觀賞性和吸引力。
二、中國(guó)近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)的技術(shù)史價(jià)值特征
中國(guó)是世界上發(fā)明和使用生鐵最早的國(guó)家,然而土法煉鐵技術(shù)是與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)社會(huì)相適應(yīng)的,并未導(dǎo)致工業(yè)社會(huì)的誕生。近代西式鋼鐵技術(shù)在中國(guó)的興起始于19世紀(jì)80年代。相對(duì)于西方工業(yè)化國(guó)家而言,中國(guó)近代冶金技術(shù)與工業(yè)化歷史有其自身的特點(diǎn),使中國(guó)近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)的技術(shù)史價(jià)值具有一些不可忽視的特殊性:第一,中國(guó)近代冶金技術(shù)史是一段單向的技術(shù)轉(zhuǎn)移過(guò)程,且這一時(shí)期的技術(shù)引進(jìn)并未帶來(lái)中國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)達(dá),這是中國(guó)近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)技術(shù)史價(jià)值首要的特殊性。1885年至1936年,先后有貴州青溪鐵廠、漢冶萍公司等鋼鐵企業(yè)在中國(guó)創(chuàng)辦(見(jiàn)表1),主要設(shè)備和技術(shù)全部來(lái)自英、德、美、比利時(shí)等國(guó),其中漢冶萍公司是唯一的煤鐵一體化企業(yè),其煉鐵和煉鋼設(shè)備的產(chǎn)能超過(guò)中國(guó)鋼鐵企業(yè)總產(chǎn)能的2/3,1926年隨著漢冶萍公司冶煉設(shè)備全部停產(chǎn),中國(guó)近代冶金工業(yè)化走向了谷底,中國(guó)所需的鋼材回到了完全依賴進(jìn)口的狀況。[6]雖然中國(guó)近代冶金工業(yè)最終走向衰敗,但這一時(shí)期的冶金工業(yè)遺產(chǎn)有著不容忽視的技術(shù)史價(jià)值。首先,漢冶萍公司等企業(yè)的遺存作為中國(guó)冶金工業(yè)近代化的起點(diǎn),見(jiàn)證了中國(guó)最初的技術(shù)近代化的努力,無(wú)論其成敗以否,意義均非常巨大。其次,客觀還原這段艱難而曲折的技術(shù)引進(jìn)史應(yīng)成為中國(guó)早期冶金工業(yè)遺產(chǎn)挖掘和保護(hù)的主旨所在,對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō),這段充滿挫折的記憶或許更值得珍視,這是中國(guó)近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)與英美等國(guó)的不同所在。第二,在大規(guī)模引進(jìn)西方技術(shù)的同時(shí),近代中國(guó)廣大的鄉(xiāng)村仍然長(zhǎng)期存在一個(gè)土法冶煉系統(tǒng),為人們?nèi)粘8骱蜕钐峁┎牧稀V袊?guó)早在春秋以前就發(fā)明了生鐵冶煉,幾千年來(lái),鐵是支撐中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的主要技術(shù)要素之一。明清時(shí)期,山西因坩堝煉鐵的發(fā)展和豐富的鐵礦資源,逐漸成為鐵的最大產(chǎn)地,(圖3)這一狀況一直持續(xù)到19世紀(jì)末20世紀(jì)初。相對(duì)于歐洲,中國(guó)近代新舊冶煉技術(shù)的交替顯得更為艱難和特殊。在對(duì)中國(guó)近代冶金工業(yè)遺存進(jìn)行挖掘和保護(hù)時(shí),我們不能將目光僅僅鎖定在新式冶金工業(yè)遺存,還應(yīng)該重視逐漸消亡的近代土法冶煉遺存的價(jià)值。正如下塔吉爾所說(shuō):“許多舊的或廢棄的生產(chǎn)工藝中人類(lèi)的技藝,是極為重要的資源,一旦失傳無(wú)可替代。應(yīng)當(dāng)被詳細(xì)記錄并傳給后代?!倍壳爸袊?guó)對(duì)在工業(yè)化進(jìn)程中逐漸消失的傳統(tǒng)冶煉遺存的關(guān)注遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。第三,近代新冶煉技術(shù)和工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的社會(huì)變遷,是這段并不成功的工業(yè)化進(jìn)程給中國(guó)社會(huì)和文化帶來(lái)的最大影響,是中國(guó)近代冶金工業(yè)遺產(chǎn)技術(shù)史價(jià)值另一重要內(nèi)涵,值得工業(yè)遺產(chǎn)價(jià)值保護(hù)中深入的挖掘和展示。近代隨著漢陽(yáng)鐵廠等現(xiàn)代工業(yè)的興起,以農(nóng)民和鄉(xiāng)紳兩大社會(huì)階層為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)社會(huì)關(guān)系逐漸改變。首先,部分農(nóng)民從鄉(xiāng)村手工業(yè)者轉(zhuǎn)變成了新式產(chǎn)業(yè)的工人。其次,鄉(xiāng)紳階層也發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。以漢冶萍公司為例,地方鄉(xiāng)紳參與到大冶鐵礦和萍鄉(xiāng)煤礦的開(kāi)發(fā)中。此外,為培養(yǎng)技術(shù)人員,士紳的后代被公司選派出國(guó)攻讀采礦冶金等專(zhuān)業(yè),成為中國(guó)第一批本土鋼鐵工程師。[6]從工業(yè)遺產(chǎn)的角度來(lái)說(shuō),中國(guó)目前保留下來(lái)的近代冶金設(shè)備、廠礦建筑等實(shí)物留存已經(jīng)非常罕見(jiàn),但我們?cè)诂F(xiàn)存的企業(yè)檔案文獻(xiàn)中可以挖掘出一批反映技術(shù)與社會(huì)變遷極具價(jià)值的遺產(chǎn)。例如我們?cè)谟?guó)謝菲爾德大學(xué)找到的漢冶萍公司送培英國(guó)的留學(xué)生的檔案。借助對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的挖掘和整理,可以使中國(guó)冶金工業(yè)遺產(chǎn)的內(nèi)涵更豐富,也更具講述歷史和教育后人的功能。
作者:方一兵 姚大志 單位:中國(guó)科學(xué)院
關(guān)鍵詞:綠色冶金;機(jī)械設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào): S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
前言:
冶金機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗較多能源,對(duì)于環(huán)境的影響較大,其在運(yùn)行時(shí)還會(huì)發(fā)出較大的噪聲,產(chǎn)生較多廢氣,對(duì)于空氣的污染十分嚴(yán)重。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的冶金機(jī)械相比于我國(guó)的冶金機(jī)械而言對(duì)于環(huán)境的破壞程度較小,而且其所需要的能源也較少。目前,我國(guó)大多數(shù)冶金機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)尚未設(shè)計(jì)出綠色環(huán)保的冶金機(jī)械,而是繼續(xù)沿襲傳統(tǒng)冶金機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造,這樣的話將導(dǎo)致冶金機(jī)械的運(yùn)行仍然需要消耗較多能源、投入較多資金并產(chǎn)生較多污染,從而無(wú)法得到持續(xù)發(fā)展,只有綠色環(huán)保的冶金機(jī)械才能夠滿足我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的要求。
一.冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造概述
冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造不僅要考慮機(jī)械的功能、使用年限、性能以及成本等因素,更要考慮的是冶金機(jī)械的制造與使用對(duì)環(huán)境以及資源的影響,只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)綠色設(shè)計(jì)與制造的目的,順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展方針。綠色設(shè)計(jì)、制造與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造相比能夠使冶金機(jī)械的使用年限更加久遠(yuǎn),并且在達(dá)到使用年限之后易于回收再利用,這更加有利于環(huán)境保護(hù)。另外,冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造建立了環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型,以便對(duì)影響環(huán)境較嚴(yán)重的方面進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估,如果影響較大則予以積極改進(jìn)。冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造不僅只是考慮冶金機(jī)械的使用過(guò)程,而且還考慮了其制造過(guò)程,制造過(guò)程中采用了更少的材料,減少了稀有資源以及有毒害物質(zhì)的使用,這樣便能夠減少機(jī)械制造的資金及其對(duì)環(huán)境的破壞。此外,綠色設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)化了冶金機(jī)械的結(jié)構(gòu),且其所使用的是綠色能源,從而可以避免消耗不可再生能源,對(duì)于環(huán)境的保護(hù)更加有利。大多數(shù)冶金機(jī)械制造商只考慮了機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造以及銷(xiāo)售等方面的成本,而沒(méi)有考慮到機(jī)械的維修、報(bào)廢以及回收給社會(huì)所帶來(lái)的成本,但是機(jī)械的回收成本確實(shí)是非常高的,所以在冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中要考慮這些成本。
二.冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的必要性
冶金機(jī)械對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著顯著的作用,但是傳統(tǒng)的冶金機(jī)械對(duì)于環(huán)境的影響較大,因此要設(shè)計(jì)制造綠色冶金機(jī)械。下面將詳述冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的必要性。
2.1避免冶金機(jī)械嚴(yán)重污染環(huán)境
冶金機(jī)械由于自身的特性在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的噪聲和廢棄物,使用過(guò)程中也會(huì)消耗大量的燃料,對(duì)于環(huán)境的危害較大。為了避免冶金機(jī)械的運(yùn)行嚴(yán)重破壞環(huán)境,就需要對(duì)其進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)與制造。
2.2當(dāng)前人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)
我國(guó)在前期發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中由于沒(méi)有堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的方針,所以沒(méi)有對(duì)環(huán)境保護(hù)多加考慮,只是單純地發(fā)展經(jīng)濟(jì)。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之后,國(guó)人便開(kāi)始意識(shí)到經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給環(huán)境造成了較大的破壞,所以在現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,我國(guó)非常重視對(duì)環(huán)境的保護(hù),對(duì)于嚴(yán)重影響環(huán)境的企業(yè)我國(guó)給予了嚴(yán)肅處理。長(zhǎng)期以來(lái),冶金機(jī)械制造企業(yè)對(duì)于環(huán)境造成了較大的不良影響,是按國(guó)家規(guī)定需要進(jìn)行整改的企業(yè)。為了能夠使冶金機(jī)械制造企業(yè)獲得可持續(xù)發(fā)展,就需要采取綠色的冶金機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方法。
2.3環(huán)境保護(hù)成為全球制造業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)今可持續(xù)發(fā)展的觀念已經(jīng)滲入到全球各行各業(yè)中,傳統(tǒng)的冶金機(jī)械制造對(duì)于環(huán)境的破壞較大,已經(jīng)不再適合當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì),如果仍然堅(jiān)持高污染的發(fā)展方向,必然會(huì)使冶金機(jī)械企業(yè)得不到較好的發(fā)展,甚至?xí)霈F(xiàn)破產(chǎn)的可能。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展,冶金機(jī)械行業(yè)就需要完善自身的設(shè)計(jì)及制造水平,只有這樣才能夠適應(yīng)當(dāng)今全球的發(fā)展方向。
三.冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造的內(nèi)容
冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造對(duì)于環(huán)境保護(hù)有著非常重要的作用,其內(nèi)容包括機(jī)械制造原材料的選擇、廢棄物的排放、減振除噪除塵、防止油液泄漏、減少維修次數(shù)等方面,下面將對(duì)這幾個(gè)方面進(jìn)行詳述。
3.1冶金機(jī)械原材料的選擇
原材料對(duì)于冶金機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造有著非常重要的意義,如果冶金機(jī)械設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中采用的是對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì),那么在冶金機(jī)械回收的過(guò)程中就會(huì)嚴(yán)重破壞環(huán)境。目前,不少冶金機(jī)械所采用的材料屬于貴重金屬或者對(duì)環(huán)境有毒有害的物質(zhì),針對(duì)這種情況就應(yīng)該控制冶金機(jī)械原材料的選擇,優(yōu)先選取對(duì)環(huán)境保護(hù)有利的原材料。目前市場(chǎng)上廣泛采用的是H型鋼,其不僅擁有較好的物理性能,而且對(duì)于環(huán)境的不良影響較小。
3.2制造過(guò)程中廢棄物的排放
冶金機(jī)械在制造的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢氣以及廢料,這些廢棄物的排放對(duì)于環(huán)境的影響非常大,如果不采取相關(guān)措施進(jìn)行處理便會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的破壞。因此,冶金機(jī)械制造企業(yè)要嚴(yán)格控制廢棄物的排放,同時(shí)對(duì)于破壞環(huán)境的廢棄物進(jìn)行有效的回收和過(guò)濾,以減少對(duì)環(huán)境的污染。另外,還要制定相關(guān)的法律法規(guī)來(lái)嚴(yán)格約束廢棄物的排放,對(duì)于排放超標(biāo)的企業(yè)應(yīng)予以整改或關(guān)閉。
3.3冶金機(jī)械的減振除噪除塵
冶金機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生較大的振動(dòng),并且伴有較大的噪聲和粉塵,這些同樣會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)較大的影響。為了避免這些因素的產(chǎn)生,就需要在設(shè)計(jì)冶金機(jī)械的過(guò)程中減少使用振動(dòng)較厲害的零部件,另外還要加強(qiáng)對(duì)彈性支撐裝置的設(shè)計(jì),這樣不僅可以減少冶金機(jī)械的振動(dòng),也能夠使冶金機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中的噪聲得到有效降低。另外,灰塵也是冶金機(jī)械運(yùn)行中較容易產(chǎn)生的,對(duì)于這種現(xiàn)象應(yīng)該做好吸塵以及密封處理。
3.4防止油液泄漏
冶金機(jī)械在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)油液泄漏的情況,泄漏不僅會(huì)破壞環(huán)境,而且會(huì)造成資源的浪費(fèi),同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致冶金機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不夠靈活,因?yàn)橛鸵旱男孤?huì)嚴(yán)重影響冶金機(jī)械的靈活性,從而使其磨損程度加重,這大大減短了冶金機(jī)械的使用年限。為了有效減少冶金機(jī)械的油液泄漏問(wèn)題,就需要提高油箱密封技術(shù)水平,并加強(qiáng)日常維護(hù)。
3.5減少冶金機(jī)械的維修次數(shù)
冶金機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中可能會(huì)因機(jī)械故障而需要進(jìn)行維修,但是多次維修不僅會(huì)浪費(fèi)較多的時(shí)間,也會(huì)使冶金機(jī)械遭到不必要的損壞,例如多次維修會(huì)導(dǎo)致外界的物質(zhì)進(jìn)入冶金機(jī)械內(nèi)部。為了避免這種情況的發(fā)生,就需要在設(shè)計(jì)時(shí)提高冶金機(jī)械的故障自診斷水平,爭(zhēng)取在投運(yùn)后冶金機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠一次性完成故障排查和檢修。
3.6液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮簡(jiǎn)化技術(shù)、工作介質(zhì)的綠色化、減震去噪、密封等相關(guān)因素,建議使用組合化和集成化設(shè)計(jì)的元件及系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。采用無(wú)毒性液壓油,利用純水作為介質(zhì),充分進(jìn)行回收再利用。要采取防振、隔聲裝置措施,對(duì)污染進(jìn)行有效凈化,實(shí)現(xiàn)防污染、抗噪聲設(shè)計(jì),同時(shí)應(yīng)采取先進(jìn)的密封技術(shù)和密封產(chǎn)品進(jìn)行防泄露設(shè)計(jì)。
四.綠色設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)體系
在對(duì)冶金機(jī)械生產(chǎn)工藝進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上做好檢測(cè)和評(píng)估,建立完整、規(guī)范的綠色設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)體系。通過(guò)對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)階段獲取信息的評(píng)價(jià)分析,對(duì)全過(guò)程綠色設(shè)計(jì)效果進(jìn)行反饋,改善和指導(dǎo)前期方案與技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程,更好地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。為了保證冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)更為科學(xué),需要設(shè)計(jì)單位同各協(xié)作單位協(xié)同合作,后評(píng)價(jià)信息的獲取應(yīng)保證即時(shí)性和有效性。綠色設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)人員應(yīng)熟悉冶金機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和后評(píng)價(jià)分析流程,具備一定的數(shù)據(jù)分析和處理能力,要求建立滿足冶金機(jī)械綠色設(shè)計(jì)后評(píng)價(jià)要求的數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。
結(jié)論:
總之,為了避免因發(fā)展經(jīng)濟(jì)而過(guò)度破壞環(huán)境,就需要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展方針,并在制造業(yè)普及綠色設(shè)計(jì)與制造的理念,這樣才能是我國(guó)的冶金機(jī)械制造企業(yè)得到更加持久的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[關(guān)鍵詞]綠色冶金機(jī)械;機(jī)械設(shè)計(jì);可持續(xù)發(fā)展
中圖分類(lèi)號(hào):TG308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)26-0045-01
我國(guó)屬于一個(gè)冶金大國(guó),但與此同時(shí)也是一個(gè)污染排放量大國(guó),這是基本國(guó)情決定的,沒(méi)有辦法的事情。但是隨著日新月異的發(fā)展,其應(yīng)對(duì)的問(wèn)題也就越來(lái)越突出,而在本世紀(jì)初,隨著相關(guān)政策的改變,傳統(tǒng)技術(shù)的革新不得不提上日程。而針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的革新,也不僅僅是傳統(tǒng)冶金工藝的革新,更多的是對(duì)設(shè)備的革新。
一、綠色冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)理念
針對(duì)冶金技術(shù)的發(fā)展,其主要針對(duì)的問(wèn)題就是對(duì)能耗,以及金屬的純度提純的提升。而現(xiàn)在所要面對(duì)的還有,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的部署問(wèn)題。在進(jìn)行冶金機(jī)械制造設(shè)計(jì)中,應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù),可以說(shuō)是一個(gè)造福子孫的項(xiàng)目計(jì)劃,不僅從根源上降低了對(duì)環(huán)境污染,在技術(shù)上也對(duì)冶金技術(shù)進(jìn)行了改造從而提高了冶金的人均產(chǎn)量。
在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)該嚴(yán)格的貫徹研究和指導(dǎo)的重要性進(jìn)行解析,從而保證在設(shè)計(jì)中屬于合理的,是能夠應(yīng)用于實(shí)踐的。而事實(shí)上,綠色機(jī)械設(shè)計(jì)在一定的程度上,也是能夠利用資源進(jìn)行環(huán)境的保護(hù)。在整個(gè)生產(chǎn)施工過(guò)程中,針對(duì)生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)的時(shí)效應(yīng)用,都應(yīng)該貫徹綠色設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理念。這樣就可以做到有效的控制其生產(chǎn)成本和保障產(chǎn)品質(zhì)量。
而在進(jìn)行綠色冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候,其基本特征如下:
首先,綠色機(jī)械設(shè)計(jì)中是以通過(guò)環(huán)形的封閉方式進(jìn)行,而這樣的設(shè)計(jì)方式在很大程度上可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命,從而杜絕了短間內(nèi)的機(jī)械更換,也就降低了環(huán)境的污染。
其次,綠色設(shè)計(jì)中可以涉及到保護(hù)環(huán)境的理念設(shè)施,這樣在一個(gè)同體系的產(chǎn)品上,也會(huì)有不同的能源消耗和環(huán)境適應(yīng)效應(yīng)。而通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的追蹤定量檢測(cè)中,也表明了,具有環(huán)保理念的綠色機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)片,在對(duì)環(huán)境的二次污染上也降低了一個(gè)很可觀的百分比。
最后,針對(duì)節(jié)約資源問(wèn)題上,綠色設(shè)計(jì)本著降低能耗以及,對(duì)污水以及污染空氣的有效處理,也降低了人們對(duì)環(huán)境的壓力,從而保證了大氣和地表水資源的合理利用,這樣就保證了我們這個(gè)生態(tài)環(huán)境圈能夠有效的持續(xù)發(fā)展。
二、綠色設(shè)計(jì)在冶金機(jī)械制造行業(yè)中的重要意義
對(duì)于冶金機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō),如果實(shí)施綠色設(shè)計(jì),那么會(huì)有很多比原有更為嚴(yán)重的不利于生產(chǎn)和人類(lèi)生活的問(wèn)題。而具體的表現(xiàn)就是,加入在工廠中的大型機(jī)械設(shè)備在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)中就會(huì)產(chǎn)生很大的噪音,而這樣就大大的影響了居民的正常生活活動(dòng),這種環(huán)境下,工人的身心也會(huì)受到很大的影響。同時(shí)在機(jī)械生產(chǎn)中,由于部分機(jī)械加工生產(chǎn)中還會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害氣體,對(duì)于員工的身心都會(huì)產(chǎn)生很?chē)?yán)重的影響。所以在進(jìn)行機(jī)械制造中融入綠色設(shè)計(jì)理念是多么的至關(guān)重要。
當(dāng)下,我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)正在不斷的發(fā)展著,大批的現(xiàn)代化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生,但是,在相當(dāng)長(zhǎng)期的時(shí)間內(nèi)看,我們都是依靠赤字嚴(yán)重的資源浪費(fèi)進(jìn)行的社會(huì)改造,雖然很大程度上解決了大多數(shù)的問(wèn)題,但是污染廢棄物因?yàn)椴荒芏卫?,就?dǎo)致了環(huán)境的污染。所以在新時(shí)代中,我們應(yīng)該重視綠色設(shè)計(jì)理念,從而保障我們的生存環(huán)境在日新月異的進(jìn)程中能夠保持自己的活力,從而完成各項(xiàng)生產(chǎn)需要。
三、冶金機(jī)械制造中進(jìn)行道德綠色設(shè)計(jì)
我們?cè)诮▏?guó)初的的生產(chǎn)過(guò)程中,其傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝有些材料對(duì)人體本身是有傷害的,在傳統(tǒng)的工藝中,因?yàn)檫^(guò)去的生產(chǎn)工藝中很多生產(chǎn)都不是能夠憑借人力達(dá)成的,而想要完成工藝,就需要進(jìn)行特殊手段,這樣的工藝在一定程度上雖然順應(yīng)了時(shí)代的潮流,也促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展,但是在一定程度上也影響了一部分人的正常生活。而在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代中,由于科技的充分利用,很多以前要依靠特殊手段才能完成的機(jī)械加工,都可以通過(guò)大型機(jī)械加工進(jìn)行,而這一項(xiàng)任務(wù),在很大程度上也減少了對(duì)人們生活的影響。而這其實(shí)也是一種綠色設(shè)計(jì)的理念涉及,所以綠色設(shè)計(jì)在冶金機(jī)械制造業(yè)的設(shè)計(jì)中也是有著廣泛意義的。
結(jié)語(yǔ)
目前,伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各行各業(yè)的環(huán)保技術(shù)都已經(jīng)被人們廣泛的關(guān)注,而作為所有現(xiàn)代化科學(xué)發(fā)展的源頭,冶金業(yè)功不可沒(méi)。而也恰恰是這樣的形勢(shì)下,導(dǎo)致了冶金機(jī)械制造這樣高污染的行業(yè)難以完成這個(gè)任務(wù),但是并不是說(shuō)無(wú)法完成這一個(gè)任務(wù)。也正因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)處于這么一個(gè)階層,從而在保證了這一個(gè)行業(yè)能夠完成這樣一個(gè)任務(wù)的時(shí)候,既可以完成整個(gè)源頭的環(huán)保問(wèn)題,在解決污染上可以有效的減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)充分的表現(xiàn)出這個(gè)時(shí)代的完整綠色理念。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:真空冶金技術(shù)種類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域
中圖分類(lèi)號(hào):TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)03(a)-0000-00
1緒論
人類(lèi)冶金早已有幾個(gè)世紀(jì)的歷史。目前,隨著冶金技術(shù)的高速發(fā)展,其經(jīng)歷了電冶金、火法冶金以及濕法冶金等冶金工藝技術(shù)的發(fā)展。在近50多年以來(lái),隨著全球科技的進(jìn)步,部分精細(xì)化的冶金技術(shù)逐漸嶄露頭角,例如等離子冶金、真空冶金以及生物冶金等等。在19世紀(jì)80年初,美國(guó)的Roman. H. Gordm應(yīng)用真空技術(shù)對(duì)鋼水鑄件進(jìn)行處理,成品舞氣孔舞裂紋,在很大程度上提高鋼水的質(zhì)量及成品率,而且還獲得專(zhuān)利,這也標(biāo)志著真空技術(shù)真正用到冶金工業(yè)上。時(shí)至今日,真空冶金技術(shù)已經(jīng)從應(yīng)用鋼鐵處理到有色金屬處理,從粗金屬到高純度金屬等。與此同時(shí),真空冶金技術(shù)還發(fā)展到真空熔煉、真空燒結(jié)、真空鍍膜以及真空提取、真空熱處理等等。
2真空冶金技術(shù)的特點(diǎn)
真空冶金技術(shù)具有如下幾個(gè)特點(diǎn),首先是對(duì)任何增容反應(yīng)均有有利的影響。由于在真空下的氣體壓力很低,對(duì)任何增容反應(yīng)均有有利影響。如:(1)還原劑將氧化物MO還原成MO凝聚態(tài)+RRO氣態(tài)+M凝聚態(tài),其中的金屬氧化物會(huì)被還原為固態(tài)金屬或者是液態(tài)金屬。(2)能將氣體G溶解成金屬,進(jìn)而放出氣體G金屬G(3)MO凝聚態(tài)+RM氣態(tài)+RO氣態(tài),有關(guān)金屬的氧化物被還原為氣態(tài)的金屬。等等。真空對(duì)此類(lèi)過(guò)程均是有利的,不單加快金屬反應(yīng)的速度,同時(shí)也降低反應(yīng)的溫度。其次是有少氣體參與反應(yīng)。真空中由于氣體比較稀薄,少有氣體參與反應(yīng)。在真空內(nèi)熔化金屬時(shí),可以是氣體不會(huì)溶解;在真空內(nèi),金屬被加熱到高溫時(shí)不易被氧化。不管是固體金屬或者液體金屬,均不會(huì)被氧化。第三,沒(méi)有污染。如果在冶煉過(guò)程中,需要高溫,也就是大于真空室壁的材料實(shí)際的軟化溫度,那么加熱系統(tǒng)需用電在爐內(nèi)做好加熱,所以真空系統(tǒng)無(wú)燃料燃燒導(dǎo)致的污染問(wèn)題。例如收塵以及對(duì)環(huán)境的污染等。第四,氣體的分子小。氧化物或者金屬在真空中容易形成氣體后,往往氣體分子小且分散。在真空之中,多原子類(lèi)分子容易分解為少原子的分子,所以所生成的氣體分子十分小,粒徑為10-10米。
3真空冶金技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)程探討
真空冶金技術(shù)是在低于0.1MPa的真空,或者是超過(guò)真空(10-5~ 1.3帕)之下展開(kāi)的金屬冶煉、提取以及精煉、加工等處理的一種冶金方法,其包括了條件下進(jìn)行屬的冶煉、提純、精煉和加工處理等的冶金方法,包括真空熔煉、真空燒結(jié)、真空鍍膜以及真空提取、真空熱處理等等。真空冶金技術(shù)的開(kāi)發(fā),主要是建立于真空技術(shù)的基礎(chǔ)之上,真空冶金技術(shù)的開(kāi)發(fā)來(lái)源于公元前的386 ~ 324年。在1654年,德國(guó)的馬德堡市,著名工程師O.V.Guerike1制成了第一臺(tái)真空泵,且用其做成了聞名于世的“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”,從此開(kāi)啟了真空冶金技術(shù)的應(yīng)用時(shí)代。在1643年,E.Torricelli采用封閉的一端玻璃管,測(cè)出了大氣壓760 mm 的汞柱高。在1865年,Bessemer通過(guò)設(shè)想,把已煉好的鋼放于真空中進(jìn)行澆注,以消除裂紋以及氣泡,可是由于技術(shù)及設(shè)備仍存在一定缺陷,導(dǎo)致無(wú)法滿足要求。在1874年,H.Mcleode 制造出壓縮真空計(jì)。在20世紀(jì)初,真空技術(shù)仍在萌芽的階段。隨著科技技術(shù)的高速發(fā)展,真空技術(shù)也得到不斷的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,特別是在部分工業(yè)生產(chǎn)中,真空技術(shù)已不斷得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,逐漸擴(kuò)張到冶金中,并且產(chǎn)生了真空冶金技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)得到開(kāi)發(fā)是在真空的條件之下應(yīng)用的,利于金屬氣化等,且氧氣量少,在高溫之下金屬很少發(fā)生氧化;大氣和真空環(huán)境隔開(kāi),能夠有效控制相互物質(zhì)之間的交流,對(duì)環(huán)境的污染比較少。此類(lèi)特點(diǎn)能夠彌補(bǔ)常壓冶金存在的各種不足之處,提高了真空冶金技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力,而且得到快速發(fā)展。在1945 年后,因宇航、自動(dòng)化以及原子等各種尖端科技的快速發(fā)展,對(duì)新工藝及新材料提出了更高的要求,使得真空焊接、真空冶煉、真空熱處理以及真空脫氣等技術(shù)也得到快速發(fā)展。于此同時(shí)出現(xiàn)了多種真空冶金方法以及設(shè)備,使得真空冶金發(fā)展成制備金屬材料的主要手段。在1960年之后,真空冶金技術(shù)得到飛速發(fā)展,各種真空冶金設(shè)備不斷革新,并拓寬了其的應(yīng)用領(lǐng)域。
4.真空冶金技術(shù)的應(yīng)用
4.1真空熔煉法
通常真空熔煉是基于真空下的進(jìn)行高溫熔煉之后的提純金屬。真空熔煉的方法具體有:(1)真空感應(yīng)熔煉,也就是應(yīng)用在真空中的中、高頻感應(yīng)爐來(lái)熔煉金屬。多是用于熔煉高強(qiáng)度鋼、超級(jí)高強(qiáng)度鋼以及高溫合金。(2)真空電弧熔煉,也就是在真空下經(jīng)強(qiáng)電流和低電壓來(lái)對(duì)熔化金屬加熱。電極一般是自損耗的,主要是用于鉬、鎢、鈦以及鉭等的熔煉。(3)電渣熔煉,也就是用于金屬的重熔提純以及熔鑄異形的鑄件。(4)電子束熔煉, 也稱(chēng)為電子轟擊熔煉,也就是在高真空之下運(yùn)用一個(gè)或者以上陰極電子槍通過(guò)發(fā)射高能的電子束,將熔物料轟擊,以使電子動(dòng)能快速轉(zhuǎn)為熱能,進(jìn)而熔化爐料,且滴入冷水銅中,從而凝固成錠。電子書(shū)熔煉技術(shù)通常適用于熔煉的難度高而且要求要有超高純度合金或者金屬來(lái)完成,其是一種發(fā)展前景大的熔煉方法。
4.2真空蒸餾及真空精煉
真空蒸餾及真空精煉,主要以真空蒸發(fā)技術(shù)將雜質(zhì)去除,從中提純材料。具體方法有兩種:(1)真空下蒸餾分離,在真空之下,以金屬間的蒸汽壓差別為依據(jù),經(jīng)揮發(fā)以及冷凝來(lái)分離或者提純金屬。在工業(yè)上,一半是運(yùn)用電阻爐或者是感應(yīng)爐展開(kāi)蒸餾。(2)化學(xué)遷移的反應(yīng)法,通過(guò)利用氣體和金屬間的物質(zhì)反應(yīng)來(lái)形成化合物,進(jìn)而遷移到其它部位。在發(fā)生逆反應(yīng),從而生成純金屬和氣體產(chǎn)物。
4.3真空熱處理技術(shù)
真空熱處理技術(shù)主要是在真空條件下,對(duì)金屬進(jìn)行加熱處理的一種方法,可以使金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變,進(jìn)而改善其的物理性能以及化學(xué)性能。通常真空熱處理有真空淬火、真空化學(xué)處理以及真空退火幾類(lèi)。其中真空淬火是基于真空之下進(jìn)行加熱,進(jìn)而在多種冷卻介質(zhì)之中進(jìn)行冷卻。二真空退火多用于難熔的金屬及合金等。真空化學(xué)熱處理通常是用于真空滲碳、真空滲鉻、真空離子滲碳等。
4.4真空鍍膜技術(shù)
真空鍍膜是基于真空之下,通過(guò)以金屬蒸氣或者是濺射,讓金屬離子或者金屬原子凝結(jié)到其他的材料上,形成所需的覆蓋層以及金屬膜。通常冶金工業(yè)是用于真空鍍鋁或或者是真空鍍錫、真空鍍鎘、不銹鋼等。
總的來(lái)說(shuō),真空冶金技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣,最主要的是在工業(yè)領(lǐng)域,主要是因大多數(shù)的工業(yè)以及高新技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)各種材料及工藝提出很高的要求。而要生產(chǎn)高質(zhì)量的材料及工藝,必須是要借助真空的。把真空技術(shù)運(yùn)用到冶金工藝上,可以拓寬真空冶金技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。在1950年后,真空技術(shù)有了質(zhì)的發(fā)展,在1960年以后,真空冶金技術(shù)更是有了跨時(shí)代的發(fā)展,除了上述提及的幾種真空冶金技術(shù),還有其它的冶金技術(shù)工藝,例如真空脫氣、真空燒結(jié)以及真空還原等等。如下是真空冶金技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域詳表。
5.真空冶金的發(fā)展趨向
5.1真空冶金與特種熔煉技術(shù)的發(fā)展趨向
對(duì)于傳統(tǒng)冶金,若其的某些過(guò)程適合采用真空冶金技術(shù),可利用真空冶金技術(shù)進(jìn)行代替。其次,研制新型的真空冶金設(shè)備裝置。第三,對(duì)于部分物料,研究新型的真空冶金設(shè)備、方法以及流程等。第四,在新型的材料中,利用真空冶金加以研制。第五,在存有熔渣的條件下,積極開(kāi)發(fā)真空熔煉技術(shù)。第六,不斷拓寬新型特種熔煉技術(shù)的發(fā)展領(lǐng)域,或者不斷擴(kuò)大相同特種熔煉技術(shù)的使用范圍。第七,利用數(shù)值模擬以及計(jì)算機(jī),以加強(qiáng)控制特種冶煉的過(guò)程及質(zhì)量。第八,生產(chǎn)純高溫的特種鋼或者合金。
5.2各種新型的真空冶金技術(shù)
(1)冷坩堝的熔煉方法。冷坩堝的熔煉,亦稱(chēng)感應(yīng)殼的熔煉,是由感應(yīng)渣的熔煉與懸浮的熔煉演變而成。研究這一方法的目的,是為了在無(wú)污染的條件下進(jìn)行活潑金屬與難熔金屬的熔煉。具有冷坩堝真空感應(yīng)的熔煉爐,主要由真空的熔煉爐、電磁感應(yīng)、加熱電源以及電控系統(tǒng)等組成。不論是高頻電源,還是中頻電源,均可根據(jù)爐料的重量,合理確定其的頻率。爐料的重量與其的頻率存在直接關(guān)系,爐料的重量越少,頻率就越高。而熔煉爐的坩堝,通常采用紫銅等金屬材料制造而成。對(duì)于規(guī)模較大的熔煉爐,其的殼體通常采用金屬材料加以研制,而小型的熔煉爐,則使用非金屬的殼體。熔煉爐的金屬殼體具有底注式與翻轉(zhuǎn)澆注式等兩種結(jié)構(gòu)。由于冷坩堝的熔煉特點(diǎn)具有一定的特殊性,能有效防止耐火材料的損壞及污染。在大功率熔煉的攪拌下,能有效促進(jìn)成分的均勻,尤其是促進(jìn)密度差大成分的均勻。利用這種技術(shù)進(jìn)行重熔,不僅能有效控制整個(gè)熔體的溫度,而且不會(huì)出現(xiàn)局部的過(guò)熱現(xiàn)象。在當(dāng)代生產(chǎn)工藝中,唯有在水冷結(jié)晶的容器中進(jìn)行重熔,才能具有高純度及良好凝固組織的雙重功效。目前,這種技術(shù)多用于金屬與鈦和金化合物的熔煉。
(2)真空電弧的雙電極重熔,作為一種軸細(xì)晶錠的方法,產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代的后期,是相對(duì)于真空熔煉工藝的一種新方法。另外,可用其進(jìn)行替換VAR或者加工難度大的高溫合金等冶金工藝,但這種方法存在嚴(yán)重的微觀及宏觀偏析等缺點(diǎn),對(duì)此,在真空電弧的雙電極重熔過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)研究元素與凝固特點(diǎn)的偏析行為。
(3)在當(dāng)代電子束的連續(xù)熔煉中,將熔化及精煉和后尾的凝固分離,不僅有效避免熔融金屬中不溶組分流的入鑄,而且有充足的時(shí)間進(jìn)行揮發(fā)反應(yīng),并將剩余的殘存物及雜質(zhì)元素完全蒸發(fā)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,合金中氮與氧的含量明顯減少。非金屬的夾雜物,能在水冷分液器的作用下去除,或者在電子束的激烈熱量下進(jìn)行分解,因此,相對(duì)于其它方法熔煉而成的合金而言,其材料的純凈度較好。電子束的渣膜熔煉,是在冷床金屬液面上產(chǎn)生相應(yīng)比例的渣膜。其中,渣膜部分,有助于降低其的揮發(fā)損失,能徹底清除雜質(zhì)。而非渣膜的部分,則有助于金屬液的脫氣,
(4)噴霧成型法具有晶粒細(xì)、偏析少的特點(diǎn),不僅能直接合成不同種形狀的材料,而且能制備一定的復(fù)合材料。
(5)高壓條件下的電渣重熔方法主要有:鋼包電渣的精煉、電渣熱的封頂、電渣的澆注、電渣的堆焊、連續(xù)電渣的渣洗、電渣表面的鍍膜以及電渣熔鑄的新突破等??偠灾谏鲜鲂氯蹮挼墓に囍?,電子束冷室的精煉方法,是最有發(fā)展?jié)摿Φ木珶捁に?,而電子束的重熔是相?duì)于真空自耗重熔的較好重熔工藝。
6.結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái),隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步,不僅要求材料具有更高的性能,而且也要求更高的冶煉水平,對(duì)此,各種新型的真空冶金方法不斷涌現(xiàn)。從液態(tài)金屬的純度提高以及鑄錠結(jié)晶的改善等兩方面著手,合理選擇真空冶金的工藝設(shè)備,依據(jù)所生產(chǎn)合金的化學(xué)成分、產(chǎn)品種類(lèi)及用途等,選取最優(yōu)的冶煉工藝方案。要想獲取高純度的金屬材料,必須在使用以往真空冶金方法的基礎(chǔ)上,運(yùn)用以上提到的輔助工藝對(duì)策。唯有如此,才能加以運(yùn)用真空冶金技術(shù),以提供令人滿意的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:變頻;冶金行業(yè)
中圖分類(lèi)號(hào):O434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
冶金業(yè)是使用電能的主要部分,隨著電力體制改革和競(jìng)價(jià)上網(wǎng)政策的實(shí)施,同時(shí)由于環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格要求,冶金業(yè)都在進(jìn)行生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的能耗降低和成本控制。冶金行業(yè)加大了對(duì)脫硫和除塵設(shè)備的投入,雖然達(dá)到了環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也增加了電能消耗,因此冶金行業(yè)的節(jié)能工作尤為艱巨與緊迫。生產(chǎn)節(jié)能需要應(yīng)用各類(lèi)新工藝、新技術(shù)和新管理,通過(guò)工藝提升和技術(shù)應(yīng)用,加強(qiáng)資源調(diào)配和管理控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
一、變頻技術(shù)概況
變頻技術(shù)使用的基本原理:在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在一個(gè)固定的狀態(tài),變頻技術(shù)的運(yùn)用就是使頻率變成了一種可以隨意的調(diào)節(jié)和利用的資源?,F(xiàn)如今,變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻的調(diào)速技術(shù)。變頻技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、點(diǎn)擊傳動(dòng)技術(shù),是一種綜合性比較強(qiáng)的技術(shù),結(jié)合了機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)弱電。就是指在工頻電流的信號(hào)轉(zhuǎn)化成其他的頻率,這種轉(zhuǎn)化主要是通過(guò)半導(dǎo)體元件來(lái)完成的,之后再將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電,在逆變器對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)控的同時(shí)使機(jī)電設(shè)備達(dá)到無(wú)極調(diào)速的程度??偠灾冾l技術(shù)就是通過(guò)電流改變頻率來(lái)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,從而使有效的控制電機(jī)設(shè)備,這些都是在電流頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速同比增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上來(lái)完成的。變頻技術(shù)的特點(diǎn)就是能夠使電機(jī)平穩(wěn)的運(yùn)行,可以進(jìn)行自動(dòng)的加速和減速的控制,在能夠提高工作效率的同時(shí)減小對(duì)于能源的消耗。
在變頻器的日常運(yùn)用中,主要是運(yùn)用轉(zhuǎn)矩直接控制和矢量控制的方式,在變頻器的今后發(fā)展中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊自優(yōu)化的控制方式,而且,變頻器通過(guò)不斷地發(fā)展,其綜合性會(huì)越來(lái)越高,在完成基本調(diào)速的功能基礎(chǔ)上,還具有在內(nèi)部設(shè)置的通信、可編程序以及參數(shù)辨識(shí)的功能。
二、變頻器的結(jié)構(gòu)原理
在無(wú)諧波的高壓變頻器里,使用多個(gè)低壓的脈寬調(diào)制(PWM)的變頻功率單元按照串聯(lián)方式進(jìn)行直接高壓輸出的實(shí)現(xiàn),而電網(wǎng)的電壓經(jīng)過(guò)多重隔離變壓器的降壓之后,進(jìn)行功率單元的供電,其功率單元是三相輸入,進(jìn)行單相輸出交直流的脈寬調(diào)制PWM電壓源型為逆變器結(jié)構(gòu),把相鄰的功率單元輸出端進(jìn)行串聯(lián),并形成Y型的接線結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)高壓變頻的直接輸出,進(jìn)行高壓電動(dòng)機(jī)的供給。以6kV的輸出電壓為例,在每相中,由五個(gè)690V的額定電壓功率單元進(jìn)行串聯(lián)而成,其輸出相的電壓最高能夠達(dá)到3450V,而線電壓能夠達(dá)到6kV左右,對(duì)每相功率單元輸出電壓的等級(jí)或者串聯(lián)的個(gè)數(shù)進(jìn)行改變,就能實(shí)現(xiàn)不同的電壓等級(jí)高壓輸出,并且每個(gè)功率單元均是由輸入變壓器中的一組副邊進(jìn)行供電,變壓器的二次繞組間及功率單元間是相互絕緣的,二次繞組所采用的是延邊三角形的接法,以實(shí)現(xiàn)多重化,從而達(dá)到減少諧波電流輸入目的。
三、冶金行業(yè)節(jié)能中的變頻器技術(shù)應(yīng)用分析
在冶金行業(yè)中,變頻器應(yīng)用大多僅突出了變壓器、高頻電壓器及高壓電機(jī)所組成的控制回路里的多半個(gè)環(huán)節(jié),可對(duì)控制系統(tǒng)里高壓變頻器的位置及應(yīng)用作用并沒(méi)有系統(tǒng)說(shuō)明,這就可能讓變頻器降為擋風(fēng)板來(lái)使用,或者影響到高壓變頻器功能,使得變頻器應(yīng)有作用沒(méi)有發(fā)揮出來(lái),通常冶金行業(yè)水泵及風(fēng)機(jī)位置不同的時(shí)候,進(jìn)行變頻節(jié)能改造后的節(jié)能效果往往也不一樣的,冶金業(yè)的水泵配置及風(fēng)機(jī)有很多為250kW以上高壓的電動(dòng)機(jī),其變頻的流量節(jié)能應(yīng)用均為高壓變頻器技術(shù),在生產(chǎn)過(guò)程中風(fēng)機(jī)及水泵所處位置不同,與變頻器技術(shù)所組成控制系統(tǒng)的跟蹤目標(biāo)不同,所產(chǎn)生節(jié)能效果也就不一樣了,在這個(gè)流程里,循環(huán)水泵里的冷卻水因受到氣候及煉鋼煉鐵產(chǎn)量控制等影響,其冷卻水溫就有變化,還會(huì)對(duì)冷卻水壓力產(chǎn)生影響。其循環(huán)水泵及高壓變頻器所組成控制系統(tǒng)要跟蹤的為冷卻水的水溫,壓力和流量,從而克服氣候變化及生產(chǎn)負(fù)荷可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響,以保持變工況下電機(jī)的高效率運(yùn)行。因控制系統(tǒng)可以依據(jù)氣候變化及工藝要求水的溫度等因素進(jìn)行冷卻水量的自動(dòng)調(diào)節(jié),冷卻泵能耗又很低,這樣就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)高效的運(yùn)行了,還能得到最大節(jié)能效果。變頻器在風(fēng)機(jī)的節(jié)能應(yīng)用中以冶金行業(yè)余熱發(fā)電為例,引風(fēng)機(jī)與變頻器所組成控制系統(tǒng),主要跟蹤的是鍋爐爐膛中的負(fù)壓恒定,從而確保大氣壓力及發(fā)電變負(fù)荷在氣候變化的時(shí)候,能夠合理利用風(fēng)量,以確保發(fā)電的高效運(yùn)行。送風(fēng)機(jī)、蒸汽用量的傳感器、變頻器及煤量的傳感器所組成復(fù)合的控制系統(tǒng),送風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)變頻的流量控制系統(tǒng)均為定壓的變流量系統(tǒng),也是水泵及風(fēng)機(jī)節(jié)能里最常用模式。
四、變頻系統(tǒng)組成及控制功能
變頻裝置由變頻器柜、移相變壓器柜、旁路柜組成,主回路原理圖如圖 1。
圖 1 主回路原理圖交流高壓。
變頻器采用直接高壓變換形式,由多個(gè)功率單元構(gòu)成單元串聯(lián)多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)功率單元輸出交流低壓,多個(gè)功率單元疊加后輸出為所需的交流高壓。
10 kV 電源通過(guò)轉(zhuǎn)爐 10 kV 開(kāi)關(guān)站高壓柜高壓斷路器進(jìn)入系統(tǒng)旁路柜,采用移相干式變壓器進(jìn)行電源側(cè)電氣隔離,以減少諧波,電路原理示意圖如圖2 所示。變壓器輸出經(jīng)功率柜逆變輸出后到旁路柜,再經(jīng)旁路柜直接驅(qū)動(dòng)高壓電機(jī)調(diào)速。
圖 2 10 kV 9 級(jí)變頻器電路原理示意圖
本裝置采用工頻旁路系統(tǒng),工頻旁路采用真空接觸器作為旁路切換,當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障停機(jī)或?qū)ψ冾l調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí),切換到旁路,電機(jī)可以直接接電網(wǎng)工頻運(yùn)行,變頻器系統(tǒng)接口如圖 3所示。
圖 3 變頻器系統(tǒng)接口圖
主控系統(tǒng)包括主控板及其輸入輸出接口,主控板以專(zhuān)用高性能單片機(jī)為控制核心,通過(guò)光纖通訊系統(tǒng)向各個(gè)功率單元傳輸PWM 信號(hào),并接收各個(gè)功率單元狀態(tài)信息。主控板和液晶之間使用光纖連接,液晶及面板鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面功能。通過(guò)面板上的功能鍵可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行、停機(jī)、復(fù)位及功能參數(shù)設(shè)定和記錄查詢。主控板的 I/O 接口來(lái)實(shí)現(xiàn)端子控制模式的外部通訊,主要功能有: 系統(tǒng)端子復(fù)位、運(yùn)行/停止控制、外部模擬方式頻率給定、系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)行頻率。如圖 4所示:
圖 4控制系統(tǒng)示意圖
電氣控制以高可靠性的可編程邏輯控制器( PLC) 為中心,輔以繼電器、開(kāi)關(guān)等器件,負(fù)責(zé)變頻器內(nèi)部邏輯控制及外部與工藝的接口。PLC 主要完成以下功能: 與主控系統(tǒng)交換給定、運(yùn)行頻率、輸出電流及功能號(hào)等數(shù)據(jù); 監(jiān)控主控系統(tǒng)就緒、運(yùn)行、故障等狀態(tài); 處理變頻器控制電源切換、旁通柜開(kāi)關(guān)切換、互鎖、風(fēng)機(jī)、柜門(mén)、變壓器溫度等信號(hào); 處理高壓開(kāi)關(guān)信號(hào)、控制指令信號(hào),提供變頻器運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。
五.冶金行業(yè)生產(chǎn)節(jié)能監(jiān)督管理。
1.冶金行業(yè)設(shè)備部作為公司節(jié)能改造的主管部門(mén),負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、管理和監(jiān)督所有的生產(chǎn)節(jié)能工作。依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),提高設(shè)備運(yùn)行的工作狀態(tài)和運(yùn)行方式,從而降低電能的消耗。節(jié)能管理小組定期召開(kāi)檢查會(huì)議,對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行檢查,同時(shí)對(duì)生產(chǎn)資源的利用技術(shù)和方法進(jìn)行宣傳教育,通過(guò)開(kāi)設(shè)節(jié)能管理專(zhuān)欄的形式,加大用生產(chǎn)節(jié)能的宣傳力度,制定一定的獎(jiǎng)懲措施,制止生產(chǎn)資源浪費(fèi)行為,鼓勵(lì)節(jié)水節(jié)電,提高全員參與的程度。開(kāi)展生產(chǎn)節(jié)能管理知識(shí)講座,提高工作人員的節(jié)約意識(shí),加強(qiáng)對(duì)節(jié)約生產(chǎn)資源方法的教育,強(qiáng)化生產(chǎn)人員的資源節(jié)約意識(shí)。
2.定期進(jìn)行計(jì)量?jī)x表的校正,保障用水用電計(jì)量的準(zhǔn)確性。對(duì)水表進(jìn)行定期校正,尤其是對(duì)于淡水泵站的關(guān)口水表,要加強(qiáng)檢查力度,保證計(jì)量的可靠性和準(zhǔn)確度。同時(shí)要做好能源計(jì)量和媒分析等計(jì)量工作,加強(qiáng)對(duì)檢修設(shè)備、測(cè)量設(shè)備的管理。
3.加大節(jié)能技術(shù)改造,應(yīng)用新技術(shù),創(chuàng)新管理水平。
結(jié)束語(yǔ):
隨著變頻器技術(shù)不斷提高,以及在冶金行業(yè)中的廣泛應(yīng)用,冶金行業(yè)節(jié)能效果是越來(lái)越好,在控制系統(tǒng)中,各環(huán)節(jié)最優(yōu)并不代表著整體系統(tǒng)的最優(yōu),而整體系統(tǒng)最優(yōu)化也不代表變頻器技術(shù)最優(yōu),變頻器技術(shù)提高基礎(chǔ)上,系統(tǒng)整體還能相配合協(xié)調(diào)運(yùn)行,并為冶金行業(yè)總體目標(biāo)進(jìn)行服務(wù),這樣才能將變頻器功能最大限度發(fā)揮出來(lái),且取得良好節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:冶金行業(yè)、電氣自動(dòng)化、控制
中圖分類(lèi)號(hào):TF文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
進(jìn)入二十一世紀(jì)以后,我國(guó)冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用取得了顯著的成效,其發(fā)展和應(yīng)用前景,將更趨向于信息技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新應(yīng)用,進(jìn)一步提高冶金生產(chǎn)集成控制水平,提升生產(chǎn)自動(dòng)化程度、信息化和工業(yè)化深度融合,向智能化方向發(fā)展。
二、冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的基本特點(diǎn)
冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:
1、適應(yīng)冶金企業(yè)生產(chǎn)需要,技術(shù)涵蓋面很大
冶金企業(yè)的生產(chǎn)基本屬于流程型,生產(chǎn)過(guò)程工藝環(huán)節(jié)多、連續(xù)性強(qiáng),而且包含有復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程,生產(chǎn)流程存在著各種突變和不確定因素,包括原燃料成分和生產(chǎn)技術(shù)條件等都經(jīng)常發(fā)生波動(dòng)。為確保冶金生產(chǎn)的順利進(jìn)行,生產(chǎn)人員需要根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對(duì)物料、能量、質(zhì)量等,制定最優(yōu)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。為提高產(chǎn)量、質(zhì)量和效益,就必須在生產(chǎn)過(guò)程中,推行自動(dòng)化管理,在方方面面引入電氣控制設(shè)備,全方位的應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制技術(shù),才能滿足生產(chǎn)控制和管理需要。
2、技術(shù)程度高,應(yīng)用復(fù)雜
冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用比較復(fù)雜,既有軟件,又需要有硬件,而且不同的環(huán)節(jié)、細(xì)節(jié),要用到不同的技術(shù)控制方案,這樣才能適應(yīng)冶金生產(chǎn)設(shè)備種類(lèi)多、工藝過(guò)程長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量要求高等狀況,真正提高工作效率。這樣,就需要工作人員熟悉這些技術(shù),有寬廣的知識(shí)面和嫻熟的技術(shù)技巧。
3、對(duì)電子技術(shù)依賴性強(qiáng)
冶金生產(chǎn)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng),整個(gè)過(guò)程都需要用到電子技術(shù),否則無(wú)法提升其自動(dòng)化程度。從采集信號(hào)的傳感器,到信號(hào)處理運(yùn)算的控制器,從監(jiān)控運(yùn)算,到結(jié)果執(zhí)行,都與電子技術(shù)緊密相關(guān)。每個(gè)環(huán)節(jié)都不能離開(kāi)電子技術(shù)的進(jìn)步。
基于這些特點(diǎn),冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,特別強(qiáng)調(diào)與時(shí)俱進(jìn),既要加強(qiáng)冶金企業(yè)的基本建設(shè),引入高新技術(shù),又要加大人力資源管理,提升員工技能水平,才能真正駕馭這些高新技術(shù),提高冶金生產(chǎn)績(jī)效。
三、冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的重要作用
冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,至少表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。
1、大幅度降低人工操作故障率
冶金生產(chǎn)應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)以后,可以在很多環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié),變?nèi)斯げ僮鳛樽詣?dòng)化操作,使所用相關(guān)設(shè)備按照程序邏輯,按部就班的進(jìn)行。這樣可以大幅度地減少人力,從而不但有效節(jié)約生產(chǎn)成本,而且能減少人為操作失誤對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響,保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),提高工作效率。還能增強(qiáng)管理的科學(xué)和規(guī)范程度,綜合性地提高冶金生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。此外,應(yīng)用高新自動(dòng)化技術(shù),還能為員工提供良好的工作環(huán)境。
2、有效提升設(shè)備運(yùn)行效率
冶金生產(chǎn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用,主要引入電子計(jì)算機(jī)技術(shù),利用電子計(jì)算機(jī)的功能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶金生產(chǎn)設(shè)備及其各項(xiàng)控制的自動(dòng)化操作,從而使主要的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,這就極大地節(jié)約人力資源,減低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)流程及其各個(gè)環(huán)節(jié)的工作效率。電子自動(dòng)化技術(shù),既能直接干預(yù)生產(chǎn)操作,實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作,還能對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)進(jìn)行局部和綜合監(jiān)控,實(shí)施定位分析,得出生產(chǎn)的電能負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷、過(guò)程規(guī)范程度、原材料數(shù)量和質(zhì)量控制等方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),提供報(bào)警和故障信號(hào),或者自動(dòng)實(shí)施相關(guān)調(diào)整,以保證設(shè)備和過(guò)程都能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行,這樣就可以大幅度提升設(shè)備運(yùn)作效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
3、推進(jìn)冶金生產(chǎn)的規(guī)?;同F(xiàn)代化
冶金生產(chǎn)過(guò)程包括了復(fù)雜的工藝流程和生產(chǎn)技術(shù),只有借助電氣自動(dòng)化技術(shù),才能促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著冶金生產(chǎn)的改革和發(fā)展,生產(chǎn)人員對(duì)工藝設(shè)備及其控制提出了越來(lái)越多的方案,對(duì)工藝控制的要求也越來(lái)越細(xì)致。所有這些都需要引入高新技術(shù),才能推進(jìn)提高其電氣自動(dòng)化水平,滿足生產(chǎn)的需要。例如,在某軋鋼廠高線生產(chǎn)車(chē)間,光纖環(huán)網(wǎng)通訊技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng),電機(jī)測(cè)溫在線巡檢等都得到了很好的應(yīng)用,其他冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)也應(yīng)用到了大量的繼電保護(hù)技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、DCS系統(tǒng)集成技術(shù)等。這些高新技術(shù)被引入冶金生產(chǎn),有效地推進(jìn)了冶金生產(chǎn)的規(guī)?;同F(xiàn)代化。
隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快,電氣自動(dòng)化技術(shù)繼續(xù)發(fā)展,冶金生產(chǎn)的電氣自動(dòng)化技術(shù),也得到更為廣泛和深刻的應(yīng)用,其功能作用更為顯著。隨著科技發(fā)展和應(yīng)用的潮流,借以促成冶金生產(chǎn)的現(xiàn)代化,這正是廣大產(chǎn)業(yè)工人和技術(shù)人員的使命所在。
四、冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
雖然我國(guó)的電氣自動(dòng)化冶金控制技術(shù)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展,但是受到很多因素的影響,我國(guó)各地的冶金技術(shù)水平還存在很大的不平衡,而這種不平衡是未來(lái)亟待解決的問(wèn)題。自主研發(fā)創(chuàng)新已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
1、提高并改善自主集成數(shù)字化控制系統(tǒng)的水平。很多的冶金企業(yè)都有過(guò)做自動(dòng)化集成項(xiàng)目的經(jīng)歷,但是筆者闡述的集成系統(tǒng)與一般集成項(xiàng)目是有一定不同的。
(1)自主集成要以‘我’為本
以我為本就要求核心技術(shù)是自己創(chuàng)造的。雖然會(huì)在創(chuàng)新的路上經(jīng)歷一些磨難挫折,但是也要先人一步早行動(dòng),笨鳥(niǎo)先飛,堅(jiān)持不懈,創(chuàng)造出屬于自己的技術(shù)。首鋼創(chuàng)造出的數(shù)字化煉鋼就是一個(gè)很好的例子,數(shù)字化煉鋼在堅(jiān)持原有鋼鐵工藝流程的基礎(chǔ)上,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行改善,改進(jìn)控制系統(tǒng)的同時(shí),也提高了生產(chǎn)效率??刂葡到y(tǒng)有很強(qiáng)的仿真能力,保持其他生產(chǎn)過(guò)程不變,對(duì)歷史生產(chǎn)過(guò)程調(diào)整模擬,然后通過(guò)仿真計(jì)算,得到調(diào)整后的最優(yōu)效果。同時(shí)也可以在脫離冶煉過(guò)程下改變參數(shù)與模型,調(diào)整到最好然后進(jìn)行上線冶金。
(2)整套系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制
該技術(shù)必須擁有超強(qiáng)的實(shí)時(shí)性,不但在數(shù)據(jù)采集方面利用最新的,而且要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并且實(shí)時(shí)對(duì)其控制。如果對(duì)產(chǎn)品的要求不是很高,則對(duì)實(shí)時(shí)性沒(méi)有太高要求,如果要生產(chǎn)高端鋼鐵產(chǎn)品,必須提高其快速判斷、診斷并迅速處理的實(shí)時(shí)能力。
(3)數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用
通過(guò)改善自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水平,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鋼鐵產(chǎn)品,是提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。在鋼鐵自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整合,并通過(guò)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化,而達(dá)到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的精細(xì)化管理以及生產(chǎn)的自動(dòng)控制。在當(dāng)代的冶金技術(shù)中,對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用也來(lái)越完善,而現(xiàn)在技術(shù)中的數(shù)學(xué)模型,控制算法等也廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
2、冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)秀的服務(wù)
自動(dòng)化控制系統(tǒng)的服務(wù)已經(jīng)由原來(lái)的被動(dòng)服務(wù)向主動(dòng)服務(wù)轉(zhuǎn)變,對(duì)服務(wù)的質(zhì)量要求與日俱增。第一,現(xiàn)在冶金企業(yè)都在追求一種零故障的目標(biāo),這就要求除了設(shè)備本身的檢修外,不能由于自動(dòng)化控制系統(tǒng)出問(wèn)題而影響鋼鐵正常生產(chǎn)過(guò)程。第二,自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須具有優(yōu)秀的應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的能力,這就要求系統(tǒng)本身的性能必須優(yōu)秀。第三,必須提供標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)。為了提高服務(wù)的水平與內(nèi)容,提高標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)是必要的措施,只有這樣才能精細(xì)管理,提高自動(dòng)化的優(yōu)化。
3、冶金自動(dòng)化控制系統(tǒng)要不斷開(kāi)拓創(chuàng)新
自動(dòng)化控制系統(tǒng)要想長(zhǎng)期生存并保持旺盛的生命力,必須不斷開(kāi)拓創(chuàng)新。在未來(lái)一些新技術(shù)比如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)概念有可能會(huì)融入到自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。而在將來(lái)。機(jī)電一體化測(cè)量也必將取代現(xiàn)代的測(cè)量技術(shù),將測(cè)量精度大大的提高。
五、冶金工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的不足與建議
展望過(guò)去,我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)取得了很大的進(jìn)步,但是與國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)還有不小的差距,除了技術(shù)方面外,還存在一些管理與制度方面的不足。
1、硬件技術(shù)的差距仍然很大
當(dāng)前,由于我國(guó)企業(yè)在某些方面技術(shù)的不成熟,未能產(chǎn)出優(yōu)秀的大型自動(dòng)化控制系統(tǒng),我國(guó)冶金所需要的這些系統(tǒng)大多由國(guó)外幾家企業(yè)提供,很多專(zhuān)業(yè)的高端專(zhuān)利技術(shù)屬于國(guó)外企業(yè),所以,我國(guó)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才應(yīng)該開(kāi)拓創(chuàng)新,研發(fā)出屬于自己的硬件技術(shù)與產(chǎn)品,進(jìn)而迅速縮小與世界領(lǐng)先技術(shù)的距離。
2、國(guó)內(nèi)創(chuàng)新成果的推廣還有許多工作要做
不可否認(rèn),近些年來(lái)我國(guó)在技術(shù)創(chuàng)新上取得的成就。但是,還是有必要進(jìn)行改善,加強(qiáng)宣傳推廣。因?yàn)閲?guó)際技術(shù)的保密性,我國(guó)這方面的技術(shù)受到很大的限制,因此必須增加企業(yè)與企業(yè),企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)等的合作研究,真正做到把企業(yè)作為創(chuàng)新的主體。
六、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,冶金自動(dòng)化控制技術(shù)的好壞直接影響著我國(guó)冶金行業(yè)發(fā)展的速度和質(zhì)量。在高新科技迅速發(fā)展的今天,城市化進(jìn)程的逐步加快,這使得當(dāng)前冶金的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的程序和手段還需要進(jìn)一步的提高,加大創(chuàng)新意識(shí),走自主研發(fā)道路,借以促成冶金生產(chǎn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用的更新和發(fā)展,實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的健康、和諧和可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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