[发明专利]炼钢厂KR法铁水脱硫搅拌器健康状态在线监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼钢厂KR法铁水脱硫搅拌器健康状态在线监测方法。

背景技术

KR法铁水脱硫属于机械搅拌法的一种，其工艺主要是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌浆插入铁水罐中旋转，使铁水产生漩涡，经过称量的脱硫剂加入到铁水表面，并被漩涡卷入铁水中，脱硫剂在不断地搅拌过程中与铁水中的硫产生化学反应，达到脱硫的目的。

其工艺流程主要为：铁水罐先送至扒渣位置用扒渣机扒除铁水表面的高炉浮渣，再送至熔池内部，由升降小车下降搅拌器及烟罩，夹紧升降小车，启动搅拌器使铁水罐内铁水形成V形旋涡，氧化钙籍氮气送入铁水罐内，碳化钙靠搅拌器旋转所形成的V形旋涡运动，在高温下与铁水充分接触而起反应。经1O～15分钟达到迅速脱硫，然后停止搅拌器，松开升降小车并提升烟罩及搅拌器，铁水罐再运至扒渣机进行第二次扒渣，并取样和测温，再送往混铁炉或转炉。该脱硫方法具有脱硫效率高，脱硫剂消耗少，作业时间短，金属耗损低以及耐火材料消耗低等特点。

由于KR法脱硫的工作特点是搅拌器的搅拌桨湿度插入铁水进行高速旋转，其工作条件决定了搅拌桨杆和桨叶粘渣、粘铁和积瘤是不可避免的。搅拌桨的粘渣、粘铁和积瘤如果不及时清理，积瘤将越积越大，积瘤在铁水中产生浮力，导致搅拌器升降系统钢丝绳张力降低而自动停止运行；当积瘤形状不规则时搅拌桨重心偏移使搅拌桨在旋转过程中产生严重晃动，会使台车偏位致设备报警而系统自动停止运行，严重影响正常生产。同时积瘤增加了搅拌桨插入铁水后的绝对高度，使生产过程中产生铁水飞溅，在进行大处理量作业时甚至会产生铁水溢出，使铁损增加，并导致安全隐患。

在实际生产过程中，由于KR法搅拌器随同升降小车上下移动，不能进行离线检测，无法获得搅拌器的电机、齿轮箱、轴承、搅拌桨等振动数据，因此目前炼钢厂大多未对该搅拌器进行任何监测，只是在故障后维修，而当搅拌器产生故障后，将严重影响正常的生产作业，并导致设备损坏，提高生产成本，且存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种炼钢厂KR法铁水脱硫搅拌器健康状态在线监测方法，本方法可实时监测搅拌器的运行状态并且故障时及时报警，确保正常的生产作业秩序，避免安全隐患，提高搅拌器的使用寿命，降低维修成本。

为解决上述技术问题，本发明炼钢厂KR法铁水脱硫搅拌器健康状态在线监测方法包括如下步骤：

步骤一、在搅拌器电机轴承座、减速器轴承座以及搅拌桨杆的上轴承和下轴承分别设置振动加速度传感器，用于检测对应的振动信号；

步骤二、分别采集各振动加速度传感器输出的振动信号Yi，对振动信号Yi作振动频谱分析，分别提取电机、减速器、搅拌桨杆的总振动值、转速频率和倍频、齿轮啮合频率和啮合倍频以及对应的振动幅值；

步骤三、建立滚动轴承各部件的振动频谱关系式，其中：

滚动轴承外圈振动频谱：　　 (1)

滚动轴承内圈振动频谱： (2)

滚动轴承滚动体振动频谱：(3)

滚动轴承保持架振动频谱：(4)

式(1)至(4)中：n为滚动体数、为内外圈相对转速频率、d为滚动体直径、D为节圆直径、α为接触角；

步骤四、设定滚动轴承健康状态因子B，滚动轴承内圈故障因子B₁、滚动轴承外圈故障因子B₂、滚动轴承滚动体故障因子B₃、滚动轴承保持架故障因子B₄ ，则滚动轴承各部件故障因子与振动频谱间的关系为：

　(5)

(6)

(7)

(8)

式(5)至(8)中：A_fi、U_fi分别为轴承内圈振动频谱f_i处的振动幅值和f_i在正负10%范围内振动值的加权平均值，A_fo、U_f0分别为轴承外圈振动频谱f_o处的振动幅值和f_o在正负10%范围内振动值的加权平均值，A_fp、U_fp为轴承滚动体振动频谱f_p处的振动幅值和f_p在正负10%范围内振动值的加权平均值，A_fh、 U_fh为轴承保持架振动频谱f_h处的振动幅值和f_h在正负10%范围内振动值的加权平均值；