馬會(huì)來(lái)，趙劍波，陳智峰，李靜，秦景平

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大型輥磨中的應(yīng)用

馬會(huì)來(lái)，趙劍波，陳智峰，李靜，秦景平

本文詳細(xì)介紹了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外背景及開(kāi)發(fā)過(guò)程，論述了TRMTRM型輥磨配備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，并簡(jiǎn)單介紹了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在TRMTRM型輥磨中的工作原理，通過(guò)對(duì)廣西防城港源盛有限公司大型輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用情況的介紹，分析并闡述了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工況下的使用效果。

輥磨；在線監(jiān)測(cè)

1 概述

狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是指對(duì)設(shè)備（部件、零件）的某些特征參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、振動(dòng)值等）進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)所得測(cè)定值與規(guī)定的正常值來(lái)作比較以判斷設(shè)備的工作狀態(tài)是正?；虍惓＃ù嬖诠收希ＴO(shè)備故障診斷技術(shù)則不僅要對(duì)機(jī)器設(shè)備的狀態(tài)是否正常作出判斷，更重要的是對(duì)機(jī)器故障的原因、部位及嚴(yán)重程度作出估計(jì)。

我國(guó)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)起源于上世紀(jì)七十年代末，那時(shí)技術(shù)全部來(lái)源于國(guó)外。自1984年起，石化企業(yè)逐步建立起狀態(tài)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，配置人員，購(gòu)置儀器，培訓(xùn)學(xué)習(xí)，相互交流，全面開(kāi)展了狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷工作，發(fā)展較為迅速。本世紀(jì)以來(lái)，在鋼鐵、煉鋁、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)逐步得到應(yīng)用。上世紀(jì)九十年代末以來(lái)，企業(yè)充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，所監(jiān)測(cè)的參數(shù)不再局限于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步擴(kuò)展到流量、壓力、溫度等工藝過(guò)程量，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)把握的更加全面、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的專家遠(yuǎn)程診斷，做到了資源共享并節(jié)省了投資。

水泥輥磨系統(tǒng)比較復(fù)雜，而磨機(jī)關(guān)鍵部位的軸承故障率比較高，一直以來(lái)受到水泥業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。磨機(jī)的軸承故障非常隱蔽，比如安裝不對(duì)中，油質(zhì)不純凈，密封效果不好等。這些故障將嚴(yán)重影響磨機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致整條水泥生產(chǎn)線癱瘓。

由于磨內(nèi)工況環(huán)境惡劣，而磨機(jī)內(nèi)部軸承的安裝位置基本都是位于磨機(jī)內(nèi)的磨輥、選粉機(jī)主軸內(nèi)，不同于其他領(lǐng)域的齒輪箱和電機(jī)監(jiān)控，即使一些國(guó)外先進(jìn)的輥磨制造商也只是對(duì)輥磨主減速機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而對(duì)于磨內(nèi)關(guān)鍵部位的監(jiān)控卻鮮有涉及。

2014年，中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司對(duì)廣西防城港源盛礦粉生產(chǎn)線TRMS60.3大型礦渣輥磨內(nèi)部磨輥及選粉機(jī)軸承進(jìn)行了在線監(jiān)測(cè)的大膽嘗試，并于2014年10月成功完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

2 大型輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

在2014年10月投產(chǎn)的廣西防城港二線120萬(wàn)噸礦粉生產(chǎn)線項(xiàng)目中，中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司開(kāi)發(fā)的TRMS60.3礦渣輥磨成為國(guó)內(nèi)乃至整個(gè)輥磨粉磨領(lǐng)域第一臺(tái)配備輥磨磨內(nèi)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大型磨機(jī)，磨機(jī)本體內(nèi)部的磨輥軸承、選粉機(jī)主軸軸承配備了FAG公司的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了惡劣工況環(huán)境下對(duì)輥磨磨內(nèi)關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，下面就針對(duì)該現(xiàn)場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

圖1 輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理示意圖

2.1 輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理（圖1）

圖1為輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理示意圖。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝備了FAG公司Procheck數(shù)據(jù)采集模塊，測(cè)點(diǎn)振動(dòng)傳感器亦采用了FAG公司的ICP加速度傳感器，主要監(jiān)控輥磨磨輥內(nèi)部軸承以及選粉機(jī)軸系當(dāng)中的軸承。傳感器將目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)輥磨機(jī)旁的數(shù)據(jù)采集單元模塊（Procheck），再通過(guò)局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)中控室服務(wù)器，服務(wù)器上安裝了用于數(shù)據(jù)分析的軟件。該分析軟件首先對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行基線測(cè)量來(lái)設(shè)置報(bào)警界限，然后在連續(xù)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，給出重要部件的特征值、頻譜圖、趨勢(shì)圖，并實(shí)時(shí)檢查各個(gè)特征值是否超出報(bào)警界限，不斷地將測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至工作站以及中控室的計(jì)算機(jī)中。若設(shè)備出現(xiàn)超限報(bào)警，數(shù)據(jù)會(huì)立即被遠(yuǎn)程發(fā)送到控制中心，以便對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，并提供分析報(bào)告、維護(hù)決策和措施供客戶參考，保障被監(jiān)測(cè)設(shè)備不出現(xiàn)非計(jì)劃停機(jī)等故障，降低客戶的維護(hù)成本。圖2為軟件數(shù)據(jù)分析流程。

2.2 輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

眾所周知，磨內(nèi)監(jiān)測(cè)的最大難度在于磨內(nèi)惡劣的工作環(huán)境。與主減速機(jī)的監(jiān)控不同，主減速機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可直接將內(nèi)部傳感器線纜引到外部，而磨機(jī)內(nèi)部尤其是磨輥內(nèi)部線纜是不能直接從磨內(nèi)引到磨外的，磨內(nèi)惡劣的環(huán)境會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)損壞傳輸線纜，這也是磨內(nèi)監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)所在。中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司在開(kāi)發(fā)TRMS60.3大型輥磨的過(guò)程中，針對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)研究，最后巧妙利用了磨輥原有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)成功解決了該難題。

圖2 數(shù)據(jù)分析流程示意圖

在對(duì)磨輥內(nèi)部傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用輥軸端部安裝一個(gè)振動(dòng)加速度傳感器同時(shí)監(jiān)測(cè)兩個(gè)磨輥軸承的監(jiān)測(cè)方式，利用不同型號(hào)軸承故障頻率不同的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在同一傳感器監(jiān)測(cè)下的信號(hào)識(shí)別和分析判斷。

利用磨輥輥軸上的透氣孔連通外界的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將傳感器線纜通過(guò)透氣孔傳送到磨外，避免了線纜與磨內(nèi)惡劣工況的直接接觸。

在磨輥軸的軸端擋板處安裝振動(dòng)加速度傳感器，用于監(jiān)測(cè)軸承位置的振動(dòng)信號(hào)，傳感器電纜則通過(guò)輥軸透氣孔穿出。

線纜的出口為輥軸透氣孔的末端，該部位一般設(shè)計(jì)為向上的透氣帽，一方面可以連通外界大氣，一方面也可防止磨輥內(nèi)部油液外溢，所以在該部位的設(shè)計(jì)上采用三通連接的結(jié)構(gòu)，在線纜穿出處加裝錐套密封結(jié)構(gòu)，在保證線纜順利穿出的同時(shí)也防止油液的外溢，如圖3所示。

3 大型輥磨監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用情況

該輥磨監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2014年10月在廣西防城港二線TRMS60.3礦渣輥磨項(xiàng)目上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)了與FAG上?？偛康臄?shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了同步監(jiān)測(cè)，并于2015年下半年實(shí)現(xiàn)了與中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司的數(shù)據(jù)對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)-粉體公司-FAG三方的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸良好。

該系統(tǒng)運(yùn)行至今已經(jīng)成功監(jiān)測(cè)到多次設(shè)備異常情況，及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)人員關(guān)注設(shè)備運(yùn)行的狀況，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的分析，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整改，達(dá)到了非常好的效果。

下面就該廠兩次設(shè)備整改前的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的異常信號(hào)分析進(jìn)行介紹。

3.12015 年11月對(duì)3號(hào)磨輥振動(dòng)趨勢(shì)異常的處理通過(guò)Procheck分析軟件對(duì)2015年11月10日至13日設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，磨輥1和磨輥2的軸承振動(dòng)沒(méi)有明顯的變化，一直在100mg和200mg之間變化；磨輥3的軸承振動(dòng)從11月10日到11月12

圖3 線纜穿出部位結(jié)構(gòu)形式示意圖

日振動(dòng)幅值在200mg左右，沒(méi)有明顯的變化，振動(dòng)較為平穩(wěn)，然而磨輥3在11月13日9時(shí)左右振動(dòng)突然增大，振動(dòng)從200mg左右增加到450mg，振動(dòng)增大一倍多，該振動(dòng)水平接近報(bào)警限500mg，如圖4所示。

圖4 2015年11月10日～13日三個(gè)磨輥振動(dòng)趨勢(shì)對(duì)比（從上至下依次為1號(hào)～3號(hào)）

通過(guò)振動(dòng)包絡(luò)頻譜對(duì)磨輥3進(jìn)行了進(jìn)一步分析，如圖5所示，可以看出：

圖5 磨輥3的軸承在11月13日從7：55到14：12的包絡(luò)頻譜

（1）9：00左右，該故障頻率振動(dòng)峰值＜50mg，振動(dòng)較小。

（2）10：26，該故障頻率振動(dòng)峰值增加到75mg左右，振動(dòng)突然增大。

（3）11：57，故障頻率振動(dòng)峰值繼續(xù)增大，接近100mg。

（4）至14：12，故障頻率振動(dòng)峰值＞100mg。

軸承故障頻率短時(shí)間內(nèi)振動(dòng)峰值增大一倍左右，可能已經(jīng)造成軸承早期損傷。

針對(duì)這一現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)判斷可能由于潤(rùn)滑不良導(dǎo)致，隨后進(jìn)行了停機(jī)檢修，再次開(kāi)機(jī)異常振動(dòng)消失。3.22016年4～5月振動(dòng)趨勢(shì)上升問(wèn)題的處理

2016年4月下旬至5月中旬振動(dòng)曲線再次發(fā)生向上的波動(dòng)趨勢(shì)，在4月的時(shí)候表現(xiàn)得不太明顯，但在5月上旬對(duì)波形圖進(jìn)行監(jiān)測(cè)觀察發(fā)現(xiàn)，其振幅明顯增大（如圖6所示），隨即通知現(xiàn)場(chǎng)注意磨輥配套相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況；在5月中旬，現(xiàn)場(chǎng)反饋回油溫度明顯升高，且不穩(wěn)定，最高溫度升至85℃，隨即停機(jī)進(jìn)行整改。

本次振動(dòng)趨勢(shì)較2015年11月的異常情況有所不同，本次體現(xiàn)出來(lái)的是三個(gè)輥振動(dòng)曲線同時(shí)呈上升趨勢(shì)，且伴隨回油溫度的普遍升高。

通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)等設(shè)備的一些改造，再次開(kāi)機(jī)時(shí)其回油溫度有了顯著的下降，穩(wěn)定在72℃左右，磨輥振動(dòng)趨勢(shì)曲線也明顯下降，目前該磨機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，狀態(tài)監(jiān)測(cè)未見(jiàn)異常。圖7為改造前后的振動(dòng)趨勢(shì)對(duì)比。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸模式的改進(jìn)

圖6 2016年上半年磨輥振動(dòng)趨勢(shì)

圖7 潤(rùn)滑系統(tǒng)整改前后振動(dòng)趨勢(shì)對(duì)比

該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在使用初期采用的是雙向數(shù)據(jù)互聯(lián)技術(shù)，即以現(xiàn)場(chǎng)中控為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)向郵件服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，F(xiàn)AG方面從該郵件服務(wù)器實(shí)時(shí)下載數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)的互聯(lián)。

通過(guò)與FAG技術(shù)人員的共同協(xié)商，目前該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成功安裝在天津水泥院有限公司的機(jī)架式服務(wù)器上，數(shù)據(jù)接收處理順暢，運(yùn)行正常，形成了防城港、FAG和天津院三地?cái)?shù)據(jù)互聯(lián)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，更加有力保證了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的安全。圖8為天津院本地服務(wù)器成功接收數(shù)據(jù)界面。

圖8 服務(wù)器成功接收數(shù)據(jù)

4 結(jié)語(yǔ)

廣西防城港120萬(wàn)噸礦粉線配備的輥磨在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是目前在輥磨領(lǐng)域唯一一套將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于磨機(jī)內(nèi)部關(guān)鍵軸承位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的在線監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)，在投入使用的近兩年的時(shí)間，成功預(yù)判了多次設(shè)備故障，工作人員通過(guò)分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)曲線，推斷故障產(chǎn)生的原因，從而進(jìn)行一系列有針對(duì)性的整改，將設(shè)備故障率降到最低，大大提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，為企業(yè)節(jié)約了大量了的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

[1]盧碧紅，曲寶章，周定嶸.齒輪箱故障診斷技術(shù)及其發(fā)展[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，（3）.

[2]陳克興，李川奇.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷技術(shù)[M].北京：科技文獻(xiàn)出版社，2003.

[3]盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.■

Application of On-line Monitoring System in Large Roller Mill

MA Huilai,ZHAO Jianbo,CHEN Zhifeng,LI Jing,QIN Jingping
(Sinoma Technology and Equipment Group Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China)

This paper introduced in details the domestic and international background and development process of online monitoring system application,discussed the technical characteristics of TRM type roller mill equipped with on-line monitoring system,and introduced the work principle of the on-line monitoring system in TRM type roller mill.Through the introduction of the application in the large roller mill of Guangxi Fang Cheng Gang Yuan Sheng Co.Ltd.,the effect of online monitoring system in the actual operation was analyzed.

roller mill;on-line monitoring

TQTQ172172..632632..5 5

AA

10011001--61716171（20172017）0404--00260026--0505

中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；

2016-10-28；編輯：呂光