馬王君

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限公司，陜西漢中 724200）

0 引言

隨著鋼鐵生產(chǎn)向大型化、高速化、精密化和連續(xù)化方向發(fā)展，鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)化裝備的水平對(duì)最終產(chǎn)品的影響最大。近年來，自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟硬件的性能不斷完善，穩(wěn)定性大幅提高，自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件平臺(tái)也發(fā)生了很大變化，智能控制逐步得到推廣應(yīng)用。

1 鋼鐵行業(yè)設(shè)備點(diǎn)檢、維護(hù)現(xiàn)狀分析

1.1 鋼廠設(shè)備復(fù)雜性

鋼廠設(shè)備涉及到眾多大型機(jī)組設(shè)備，如主抽風(fēng)機(jī)、高爐風(fēng)機(jī)、粗軋機(jī)、精軋機(jī)、減定徑、TRT（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置）等。機(jī)組結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長、轉(zhuǎn)速高，控制系統(tǒng)精密，自動(dòng)化程度高，制造周期長，檢維修困難，一旦發(fā)生故障，輕則引起設(shè)備停機(jī)導(dǎo)致停產(chǎn)，重則造成設(shè)備損壞、人員傷亡的重大惡性事故。

1.2 公司設(shè)備管理策略

設(shè)備維護(hù)主要依靠點(diǎn)檢定修、故障搶修，對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維決策時(shí)，主要依賴流程和經(jīng)驗(yàn)，缺乏有效的數(shù)據(jù)作為支撐。設(shè)備出現(xiàn)缺陷后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，更無法避免設(shè)備故障的發(fā)生，特別是突發(fā)性故障的發(fā)生，輕則影響生產(chǎn)運(yùn)行，造成維修成本浪費(fèi)，重則導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

1.3 關(guān)鍵設(shè)備點(diǎn)檢、監(jiān)測(cè)方法

關(guān)鍵設(shè)備基本采用離線點(diǎn)檢監(jiān)測(cè)和部分在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于設(shè)備狀態(tài)分析判斷的核心“設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)”的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可對(duì)比性和持續(xù)性缺乏有效管控，導(dǎo)致難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地把握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2 設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 設(shè)備在線智能檢測(cè)技術(shù)在鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然性

鋼鐵行業(yè)的設(shè)備維護(hù)主要依靠點(diǎn)檢定修、故障搶修，這種設(shè)備維護(hù)方式難以滿足生產(chǎn)工藝的需求。為了更加科學(xué)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修及維護(hù)，以達(dá)到提高設(shè)備可利用率、降低檢修成本、提高運(yùn)營效率的目標(biāo)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)施在線智能檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)24 h高密度在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、智能報(bào)警篩選異常設(shè)備、系統(tǒng)分析診斷，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵機(jī)組遠(yuǎn)程專業(yè)分析、診斷。

2.2 設(shè)備在線智能檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性

設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)是對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)24 h不間斷監(jiān)測(cè)，通過采集機(jī)組在運(yùn)行過程中的振動(dòng)、速度、溫度、包絡(luò)、電流等信號(hào)，進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)、處理、分析，以圖形、圖表、曲線等直觀的方式在計(jì)算機(jī)上顯示，同時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征參數(shù)提取，得到機(jī)組狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成機(jī)組故障的預(yù)警和報(bào)警，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳至狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，供狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析和診斷。

3 漢中鋼鐵有限公司設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱“漢鋼公司”）關(guān)鍵設(shè)備（如高爐風(fēng)機(jī)、主抽風(fēng)機(jī)、軋機(jī)等）在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)施，是采集設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（振動(dòng)、速度、溫度、電流等信號(hào)），通過智能分析診斷機(jī)組的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修，控制停產(chǎn)時(shí)間、檢修時(shí)間，縮減設(shè)備的運(yùn)維成本，提高設(shè)備能效，并在設(shè)備可用度、設(shè)備可靠性、安全性、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、設(shè)備壽命等方面提供技術(shù)支撐，最終達(dá)到增加產(chǎn)量、提高設(shè)備管理精細(xì)化、自動(dòng)化水平。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)公司由流程驅(qū)動(dòng)型管理向數(shù)據(jù)化、信息化驅(qū)動(dòng)管理的模式變革。

3.1 關(guān)鍵設(shè)備在線智能檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

漢鋼公司設(shè)備在線智能檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、煉鐵高爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、軋鋼單、雙高線。主要是根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型和運(yùn)行特點(diǎn)在機(jī)組相應(yīng)位置上安裝檢測(cè)裝置，不間斷地獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)、溫度、電流、電壓、速度等信號(hào)。對(duì)原機(jī)組設(shè)備已經(jīng)安裝振動(dòng)、速度、溫度、電流等傳感器，不再另行采集。通過開放與原有系統(tǒng)的通信協(xié)議，將此類監(jiān)測(cè)量引入到設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，并對(duì)其進(jìn)行趨勢(shì)分析和報(bào)警設(shè)置。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)及組成

設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過以微型處理器為核心的智能化現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集并分析后,以以太網(wǎng)方式發(fā)送到CMS服務(wù)器（Central Management Server，中心管理服務(wù)器），由CMS服務(wù)器對(duì)外提供監(jiān)測(cè)機(jī)組的狀態(tài)信息發(fā)布機(jī)組故障分析等服務(wù)（圖1）。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)及組成

智能監(jiān)控系統(tǒng)軟件分為控制管理部分和應(yīng)用管理部分：控制管理部分主要對(duì)采集單元進(jìn)行固件升級(jí)、通訊狀態(tài)檢測(cè)、測(cè)量任務(wù)下發(fā)、采集啟動(dòng)與停止；應(yīng)用管理部分主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各采集單元數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。具體功能有：系統(tǒng)應(yīng)用層采用B/S架構(gòu)，支持Web瀏覽器訪問數(shù)據(jù)；提供了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)查詢、機(jī)組形貌圖、振動(dòng)趨勢(shì)圖、時(shí)域波形圖、頻域圖等多種常規(guī)診斷方法；結(jié)合、gPK包絡(luò)解調(diào)等分析手段，監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，定位設(shè)備故障；可設(shè)置高報(bào)、高高報(bào)兩級(jí)報(bào)警機(jī)制，系統(tǒng)可自動(dòng)提示報(bào)警；設(shè)備管理采用樹狀圖形式，分級(jí)展示各工作區(qū)、各機(jī)組、各測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)振動(dòng)狀態(tài)；APP報(bào)警提示功能；可遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷。

4 關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署（以鼓風(fēng)機(jī)為例）

以鼓風(fēng)機(jī)為例，介紹關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測(cè)點(diǎn)部署情況。

鼓風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)位置選擇電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端、電機(jī)驅(qū)動(dòng)端多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的鼓風(fēng)機(jī)包括鼓風(fēng)機(jī)組、高壓電機(jī)，可監(jiān)測(cè)信號(hào)類型有風(fēng)機(jī)前后端水平、垂直、軸向振動(dòng)、加速度、溫度、速度、包絡(luò)（圖2）。

圖2 鼓風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)示意

測(cè)點(diǎn)1為風(fēng)機(jī)組振動(dòng)、溫度測(cè)量方案。

測(cè)點(diǎn)2為電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)方案，采集高壓電機(jī)電流、電壓、繞組溫度、前后軸軸承溫度等。

測(cè)點(diǎn)5為機(jī)組狀態(tài)評(píng)估。設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況，依據(jù)ISO 10816-3-2009《機(jī)械振動(dòng)——通過非轉(zhuǎn)運(yùn)部件上的測(cè)量對(duì)機(jī)器振動(dòng)的評(píng)估》進(jìn)行時(shí)域采集評(píng)估，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況，最終得出機(jī)組健康狀態(tài)：正常，指設(shè)備振動(dòng)、速度、溫度、電流等在正常范圍內(nèi)，或由于某些因素影響使設(shè)備振動(dòng)較高，但故障潛在值不大，可以長期運(yùn)行；高報(bào)，指設(shè)備振動(dòng)、速度、溫度、電流等超過注意門限閾值但未超過報(bào)警門限閾值，或存在某些潛在故障，應(yīng)引起重點(diǎn)關(guān)注或進(jìn)行必要的檢查；高高報(bào)，指設(shè)備振動(dòng)、速度、溫度、電流等超過報(bào)警門限閾值或已經(jīng)存在嚴(yán)重故障，應(yīng)及時(shí)安排檢修，以免引起更大損失。報(bào)警閾值參照ISO 10816-3-2009標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合具體設(shè)備工況及實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定。

5 結(jié)束語

通過對(duì)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)施在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，漢鋼公司實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過智能診斷分析系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出預(yù)判斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修、精準(zhǔn)維修，有效控制停機(jī)檢修時(shí)間，提高了設(shè)備管理的精細(xì)化、自動(dòng)化水平，并為設(shè)備的可用度、可靠性、安全性、環(huán)境保護(hù)等方面提供技術(shù)支撐。同時(shí)，縮減了設(shè)備的運(yùn)維成本，提高設(shè)備能效，達(dá)到增加產(chǎn)量的目的。

設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)施，對(duì)保證漢鋼生產(chǎn)線的順利進(jìn)行具有重要意義和較高應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)協(xié)助更新了公司現(xiàn)有設(shè)備管理體系，為打造“數(shù)字漢鋼、智能漢鋼”墊定了良好基礎(chǔ)。

［1］馬王君，李新軍.漢鋼關(guān)鍵設(shè)備在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)方案［Z］.