丁萬(wàn)霞

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

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電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)的價(jià)值探析

丁萬(wàn)霞

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

冶金行業(yè)工藝較為復(fù)雜，加之技術(shù)性要求較高，生產(chǎn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，其中電氣設(shè)備狀態(tài)問(wèn)題尤為突出，催生了相應(yīng)的狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)。對(duì)電器設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)論述，并闡述了其應(yīng)用過(guò)程。

電氣設(shè)備；狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)；冶金工業(yè)；價(jià)值探析

冶金過(guò)程較為復(fù)雜，所以對(duì)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)的性能要求較高，作為多項(xiàng)系統(tǒng)基礎(chǔ)的電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況逐漸備受行業(yè)的關(guān)注，為了進(jìn)一步提高電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)隨之產(chǎn)生，并廣泛的應(yīng)用于冶金過(guò)程[1]。為了深入研究、探討該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，本文進(jìn)行了研究分析，現(xiàn)將研究?jī)?nèi)容論述如下。

1 冶金電氣設(shè)備特性簡(jiǎn)介

冶金行業(yè)主要負(fù)責(zé)金屬、鋼鐵冶煉及其相關(guān)的操作和運(yùn)行工作，其技術(shù)性要求明顯高于自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)品等基礎(chǔ)行業(yè)。除了對(duì)電氣設(shè)備的技術(shù)水平要求較高外，還需要具有較高的抗污染性、抗干擾性、抗振性、抗高溫性等，對(duì)設(shè)備的可靠性和精度控制同樣要求嚴(yán)格。其行業(yè)需要電氣設(shè)備具備的發(fā)展特性如下[2]。

1) 抗污染性。由于冶金工業(yè)需要使用較多的鋼鐵，所以在冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，其中富含導(dǎo)電性的粉塵，這就表示該行業(yè)設(shè)備需要具備較高的抗污染性。

2) 抗振和抗干擾性。電氣設(shè)備畢竟是一種電子設(shè)備，但凡是電氣設(shè)備就需要具有一定的抗振性和抗干擾性，所以冶金行業(yè)電氣設(shè)備也不例外。對(duì)冶金工業(yè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)需要使用大型的電爐和軋鋼系統(tǒng)，這些設(shè)備在傳動(dòng)和供電過(guò)程中會(huì)形成大量影響控制系統(tǒng)和設(shè)備的諧波，所以必須具有抗振和抗干擾能力。這些諧波將有可能造成控制設(shè)備不能正常運(yùn)行。

3) 抗高溫性。冶金過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的高溫，其冶金現(xiàn)場(chǎng)溫度較高，所以需要電氣設(shè)備具有較高的耐高溫性。

4) 對(duì)設(shè)備可靠性要求較高。冶金工業(yè)中具有一種冷軋帶鋼的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的安全性要求較高，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重的影響冶金過(guò)程，如果處理不及時(shí)就會(huì)釀成重大事故。例如，熱軋高爐這些重要設(shè)備如果質(zhì)量不過(guò)關(guān)極易發(fā)生煤氣泄漏或者是鐵水溢流等問(wèn)題，這些問(wèn)題比較容易造成巨大的惡性事故。

5) 精度控制性。冶金工業(yè)中的傳動(dòng)系統(tǒng)常常需要具備較高的精度控制能力，其響應(yīng)控制時(shí)間要求較短。

2 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的必要性

對(duì)冶金工業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)就是指對(duì)其相關(guān)機(jī)器運(yùn)行特性采用技術(shù)手段進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)提取故障先兆來(lái)發(fā)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)行中的異常變化情況，或者是故障發(fā)生趨勢(shì)，從而為故障發(fā)生做好提前防范?？梢哉f(shuō)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)就是設(shè)備的一種“健康體檢”。通過(guò)這種“體檢”能夠有效降低安全隱患，消除重大事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[3]，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)能夠有效的降低75%的設(shè)備事故率，減少28%～50%的設(shè)備維修費(fèi)用，綜合提升冶金行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 應(yīng)用過(guò)程

3.1 設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)內(nèi)容

對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)需要依照一定的規(guī)范和系統(tǒng)進(jìn)行，其檢測(cè)步驟如下：采集信號(hào)→處理數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)→處理數(shù)據(jù)→診斷故障。只有依照上述步驟嚴(yán)格的進(jìn)行檢測(cè)才能有效的判斷設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，對(duì)其故障做到及時(shí)的診斷和糾正，使設(shè)備正常運(yùn)行。

具體的檢測(cè)步驟如下[4]。

1) 采集信號(hào)。在設(shè)備使用時(shí)，使用信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量進(jìn)行檢查和判斷，然后對(duì)設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。期間需要通過(guò)系統(tǒng)獲取需要檢測(cè)的對(duì)象的基本信息，重點(diǎn)對(duì)電氣設(shè)備的電流、電壓、部分放電量、磁力線(xiàn)密度以及頻率進(jìn)行采集，嚴(yán)密留意異常信號(hào)。采集數(shù)據(jù)有3種方法，分別為信號(hào)峰值采集、信號(hào)波形采集以及閥值地域峰值的脈沖記錄。

2) 處理數(shù)據(jù)傳送信號(hào)。因?yàn)樘幚頂?shù)據(jù)傳送信號(hào)過(guò)程容易受環(huán)境影響出現(xiàn)信號(hào)相移和損失問(wèn)題，同時(shí)也易遭受干擾問(wèn)題，所以檢測(cè)設(shè)備必須遠(yuǎn)離該處理系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)處理的高效性，可以對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行預(yù)處理，再壓縮打包信號(hào)，最后，通過(guò)傳輸路徑送回處理控制中心。整個(gè)過(guò)程需要使用光纜或者是電纜傳輸方式，這兩種傳送載體能夠傳輸具有較高的抗干擾能力的數(shù)字信號(hào)。

3) 處理數(shù)據(jù)。在處理控制中心對(duì)采集到的多種數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行處理，可以分析時(shí)域頻域，對(duì)特征值進(jìn)行讀取，亦或者是進(jìn)行平均處理等。處理數(shù)據(jù)的過(guò)程可能需要增強(qiáng)和保留有用信號(hào)，這樣做的目的是抑制干擾，同時(shí)對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行提煉。最后，對(duì)相關(guān)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和記錄，使其成為運(yùn)行狀態(tài)診斷的重要依據(jù)。

4) 診斷故障。在數(shù)據(jù)處理之后統(tǒng)計(jì)好所有數(shù)據(jù)，然后在歷史數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上處理好現(xiàn)行的數(shù)據(jù)，根據(jù)上面獲取的特征信號(hào)，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)等多種診斷方法進(jìn)行診斷，同時(shí)可以結(jié)合以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和判據(jù)實(shí)施對(duì)比分析，以求準(zhǔn)確的進(jìn)行狀態(tài)判斷。

3.2 狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

對(duì)冶金工業(yè)進(jìn)行電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)主要是指檢測(cè)在線(xiàn)狀態(tài)，然后通過(guò)狀態(tài)分析和判斷來(lái)確定故障發(fā)生位置。要想實(shí)現(xiàn)上述檢測(cè)目標(biāo)和內(nèi)容需要采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及現(xiàn)代傳感器技術(shù)等，只有綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段才能準(zhǔn)確的把握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而為故障診斷提供最可靠的數(shù)據(jù)支撐。應(yīng)用這些技術(shù)手段和其相應(yīng)的檢測(cè)過(guò)程為首先利用多種電、光、流量、振動(dòng)等傳感器對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，確保其能夠得以采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)采集單元將上述信號(hào)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，將其置入存儲(chǔ)器中[5]。之后處理數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行故障診斷。整個(gè)電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和診斷過(guò)程需要使用多種技術(shù)手段，具體的技術(shù)使用情況如下。

3.2.1 傳感器技術(shù)及其應(yīng)用

傳感技術(shù)是設(shè)備在線(xiàn)檢測(cè)的主要方式之一 ，使用傳感器能夠更加準(zhǔn)確的獲取設(shè)備的狀態(tài)量數(shù)據(jù)。近年來(lái)，該技術(shù)得以不斷的應(yīng)用，出現(xiàn)了氣體、光及溫度等傳感器。這些傳感器能夠在一定的檢測(cè)條件下最大程度上提升在線(xiàn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而且可以將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量轉(zhuǎn)化為能夠傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。為了檢測(cè)輸變電設(shè)備的絕緣子的鹽密，在研究領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)了光傳感器檢測(cè)絕緣子的污穢程度這一種方式，該方式對(duì)電力系統(tǒng)檢測(cè)來(lái)說(shuō)是一大突破性研究。但是目前沒(méi)有得到廣泛推廣，所以是未來(lái)主要的研究領(lǐng)域和研究?jī)?nèi)容之一。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其應(yīng)用

隨著各行各業(yè)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備的需求量日益增大，由此產(chǎn)生的在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)也在不斷的推陳出新。由運(yùn)用單片機(jī)檢測(cè)轉(zhuǎn)化為通過(guò)DSP 技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)逐漸升級(jí)為新型總線(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)，或者是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，或者是網(wǎng)絡(luò)和新型總線(xiàn)技術(shù)綜合的檢測(cè)系統(tǒng)[6]。這些系統(tǒng)見(jiàn)證了電氣設(shè)備的更新歷史，也見(jiàn)證了冶金工業(yè)不斷前進(jìn)和發(fā)展的歷史。在冶金工業(yè)中，在線(xiàn)檢測(cè)裝置包括分散型的檢測(cè)裝置，也包括集中型的檢測(cè)裝置，均能夠?qū)?shù)據(jù)輸送到服務(wù)器處理過(guò)程，也能夠在設(shè)備終端進(jìn)行信號(hào)處理和傳輸。

3.2.3 數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)及其應(yīng)用

該技術(shù)是電氣設(shè)備檢測(cè)的主要技術(shù)之一，主要的應(yīng)用過(guò)程為對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪聲背景下采集的信息進(jìn)行提取，然后對(duì)其進(jìn)行處理和分析。主要需要分析的信息為注意值和信息量，以此來(lái)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，所判斷的內(nèi)容為設(shè)備運(yùn)行是否正常、是否存在故障、是否接近故障狀態(tài)，或是否需要停止設(shè)備運(yùn)行。由于冶金工業(yè)的電氣設(shè)備周?chē)某畴s環(huán)境會(huì)對(duì)運(yùn)行的電氣設(shè)備信息提取造成干擾，所以必須采用數(shù)字濾波技術(shù)以及硬件濾波技術(shù)，只有這樣才能有效的消除或者是降低冶金過(guò)程中的噪聲。就目前較為常見(jiàn)的濾波技術(shù)來(lái)看，主要有小波變換濾波技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)Ψ€(wěn)態(tài)干擾信號(hào)進(jìn)行消除，從而提取出較為有用的信號(hào)，便于日后分析結(jié)果的準(zhǔn)確性的提高[7]。不難判斷，隨著現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)革新速度的不斷提升，數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)也將進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)和更新?lián)Q代。未來(lái)所研發(fā)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)勢(shì)必能夠更加高效的分析和處理數(shù)據(jù)；而在故障分類(lèi)和故障處理時(shí)，多會(huì)尋求一些特征量或者是尋求一個(gè)特征量進(jìn)行模式識(shí)別。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在冶金行業(yè)中電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，能夠有效的檢測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的運(yùn)行故障，便于提升運(yùn)行安全，減少冶金過(guò)程中事故的發(fā)生率，可見(jiàn)該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值十分巨大。但是就本次研究而言，研究?jī)?nèi)容仍然不夠全面，今后筆者將繼續(xù)進(jìn)行深入的研究與分析，望能夠最大程度上發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，綜合提升電氣設(shè)備的運(yùn)行安全性。

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Valid Analysis of Metallurgical Industry in Electrical Equipment Inspection

DING Wanxia

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalInstitute,Xi’an,Shanxi710000,China)

In recent years, economic industry is relatively developing in all walks of life while the demand for raw materials is increasing, as brings the change of metallurgical industry in large metallurgical task. But the process is relatively complicated with high technical requirements. It will eventually cause some problems to industry production system and control system, including electrical equipment state. The resulting state of the corresponding detection technology is discussed in this paper to show the related research and the application process, including the proposals for the development of metallurgical industry.

Electrical equipment; State detection technology; Metallurgical industry; Value analysis

2016-11-08

丁萬(wàn)霞(1965-)，女，陜西涇陽(yáng)人，副教授，研究方向：電氣控制及電氣檢測(cè)，手機(jī)：13659231269，E-mail：313612570@qq.com.

TM507

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.027