蘭波

摘 要：本文主要描述了狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在寬厚板生產(chǎn)線的助燃風(fēng)機(jī)與主電機(jī)的溫度及潤(rùn)滑系統(tǒng)上的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)溫度、潤(rùn)滑等參數(shù)的監(jiān)控，達(dá)到提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行預(yù)知維修的目的，為解決故障提供了必要的技術(shù)支持，節(jié)約了大量的時(shí)間和維修成本。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷；預(yù)知維修

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，安全生產(chǎn)和無(wú)故障運(yùn)行是非常重要的，實(shí)現(xiàn)不間斷的安全運(yùn)營(yíng)。確切了解設(shè)備所處的狀態(tài)，可預(yù)知性的了解機(jī)器的突發(fā)故障、磨損狀況并進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，使企業(yè)可以提前預(yù)知機(jī)器可能產(chǎn)生的各種情況，預(yù)先作好準(zhǔn)備，以達(dá)到合理安排生產(chǎn)和計(jì)劃、減少設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)、降低維護(hù)成本以更好的應(yīng)對(duì)市場(chǎng)不斷變化的需求。

因此在設(shè)備的良好運(yùn)行階段就應(yīng)該開始對(duì)生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)或離線監(jiān)測(cè)。

概況

寬厚板生產(chǎn)線的助燃風(fēng)機(jī)共4臺(tái)，分別為兩座加熱爐吹風(fēng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為46000Nm3/h，風(fēng)壓是12000Pa，風(fēng)機(jī)電機(jī)采用額定電壓為10kV額定功率為315kW，額定轉(zhuǎn)速的1450r/min的交流電機(jī)。每臺(tái)電機(jī)的控制方式為高壓斷路器直接啟動(dòng)，工頻恒速運(yùn)行。

主軋機(jī)由四輥可逆粗軋機(jī)、立輥軋機(jī)、精軋機(jī)組成，粗軋機(jī)電機(jī)額定功率為7200kW ，立輥軋機(jī)電機(jī)額定功率為1200kW，精軋機(jī)電機(jī)額定功率為9000kW，整個(gè)控制系統(tǒng)采用ABB 中壓傳動(dòng)ACS6000交-直-交控制，傳動(dòng)系統(tǒng)直接掛在35kV供電網(wǎng)絡(luò)中。

1.現(xiàn)狀

助燃風(fēng)機(jī)和主電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)跟軋制產(chǎn)品的質(zhì)量有重要關(guān)系，是寬厚板生產(chǎn)線最為核心的設(shè)備。助燃風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)直接決定了加熱爐的風(fēng)量供應(yīng)，主電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。助燃風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)初期沒有任何可以監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)元件，而主電機(jī)在設(shè)計(jì)初期只有電機(jī)定子溫度、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口溫度、冷卻水流量檢測(cè)等信號(hào)的監(jiān)控，對(duì)于主電機(jī)的軸瓦溫度、稀油站的準(zhǔn)備情況、主機(jī)的允許合閘信號(hào)等相關(guān)參數(shù)沒有進(jìn)行監(jiān)控。

由于寬厚板生產(chǎn)線主機(jī)就達(dá)6臺(tái)套，而主機(jī)使用的油庫(kù)有4臺(tái)套，稀油站6臺(tái)套，而每一臺(tái)套即使每2小時(shí)只點(diǎn)檢記錄4組數(shù)據(jù)，每個(gè)班次下來(lái)其工作量很大，并且對(duì)于數(shù)據(jù)的整理與處理依靠人工進(jìn)行也很困難。并且不同的點(diǎn)檢人員對(duì)每一次的測(cè)試位置都帶有比較大的隨意性，因而其記錄的各種參數(shù)也失去了可比性。

2.狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性

對(duì)寬厚板生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，其中任何一臺(tái)主電機(jī)發(fā)生的問(wèn)題都會(huì)影響整條生產(chǎn)線的運(yùn)行，由此引發(fā)的設(shè)備檢修與重新開機(jī)都會(huì)大大影響寬厚板的直接經(jīng)濟(jì)效益和良好形象，損失比較慘重，因此在設(shè)備的良好運(yùn)行階段就應(yīng)該開始對(duì)生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

對(duì)寬厚板生產(chǎn)線實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)后，可以達(dá)到以下目標(biāo)：

2.1實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修：通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的分析，可以幫助確定合理的維修時(shí)機(jī)和維修方案，能促進(jìn)維修制度由事故維修、定期維修向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變，避免不必要的停機(jī)，從而提高設(shè)備的綜合效率，大大節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。

2.2為事故分析、快速判斷故障提供科學(xué)的根據(jù)：通過(guò)完整的數(shù)據(jù)記錄和有效的信號(hào)分析方法，在事故發(fā)生后為事故分析提供有力的證據(jù)，能夠減少判斷故障的時(shí)間，最大限度地減少因故障停機(jī)造成的損失。

2.3發(fā)現(xiàn)早期故障：許多故障的發(fā)生都有一個(gè)從輕到重的發(fā)展過(guò)程。通過(guò)趨勢(shì)分析和對(duì)異常信號(hào)的分析，能夠早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，以利于及時(shí)采取預(yù)防措施，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3.技術(shù)優(yōu)化方案

3.1主電機(jī)

主電機(jī)軸瓦溫度信號(hào)主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)PT100采集，因?yàn)閮蓚€(gè)主機(jī)潤(rùn)滑站L2（粗軋上下輥軸瓦稀油潤(rùn)滑站）和L5（精軋上下輥軸瓦稀油潤(rùn)滑站）參與生產(chǎn)控制，已配備了2套西門子S7 300 PLC，這2套S7 300 PLC各自獨(dú)立，并無(wú)聯(lián)系。將PT100采集的溫度信號(hào)傳送至L2和L5的PLC站的模擬量擴(kuò)展模塊，通過(guò)西門子PLC軟件STEP 7對(duì)監(jiān)控S7300 PLC與主機(jī)潤(rùn)滑站2套S7 300 PLC重新硬件組態(tài)，配置網(wǎng)絡(luò)，把S7 300 PLC的信號(hào)通過(guò)Profibus-Dp傳輸?shù)街蛋嗍覂?nèi)的后臺(tái)監(jiān)控電腦上。通過(guò)編程，把2個(gè)潤(rùn)滑站各個(gè)信號(hào)的狀態(tài)發(fā)送到各自S7 300PLC硬件配置中，然后通過(guò)以太網(wǎng)把信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控微機(jī)，用西門子監(jiān)控組態(tài)軟件WinCC V6.0形成人性化、友好的人機(jī)界面，便于監(jiān)控的監(jiān)控畫面，報(bào)警畫面，制作歷史曲線方便查找歷史數(shù)據(jù)。

3.2助燃風(fēng)機(jī)的溫度監(jiān)測(cè)

在每臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)電機(jī)內(nèi)的繞組分別安裝兩只PT100，進(jìn)行監(jiān)測(cè)繞組溫度，并且在負(fù)荷側(cè)和非負(fù)荷側(cè)安裝PT100進(jìn)行兩側(cè)軸承溫度的監(jiān)測(cè)，并在現(xiàn)場(chǎng)安裝四只溫度表進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度顯示。

4.應(yīng)用效果

實(shí)施在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)保證安全生產(chǎn)以及對(duì)設(shè)備實(shí)行預(yù)知維護(hù)具有十分重要的意義。

4.1在線實(shí)時(shí)檢測(cè)和人工智能分析可以確切了解機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)，并可預(yù)測(cè)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的預(yù)防維護(hù)上升到預(yù)知維護(hù)。

4.2對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)可以有效地避免意外事故，消除續(xù)發(fā)損壞，節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用；由于減少維修次數(shù)，從而增加設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，提高設(shè)備利用率，縮減維修 備件的庫(kù)存及庫(kù)存時(shí)間。

4.3通過(guò)監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)、溫度等物理量的變化，及時(shí)掌握設(shè)備的工作狀態(tài)，從而指導(dǎo)設(shè)備工程師對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)“心中有數(shù)”，做到故障提前發(fā)現(xiàn)、及時(shí)維修，“防患于未然”。最大程度上提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，給企業(yè)帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.結(jié)論

在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后必須對(duì)電機(jī)內(nèi)部的定子、轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)電機(jī)固定螺栓進(jìn)行周期檢查。從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行隱患，判斷故障點(diǎn)，預(yù)防大的設(shè)備事故的發(fā)生。因此，投入主機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)，對(duì)保證安全生產(chǎn)以及對(duì)設(shè)備實(shí)行預(yù)知維護(hù)具有十分重要的意義，達(dá)到了改造的預(yù)期目的。實(shí)際運(yùn)行情況證明主機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路，有效地解決了寬厚板主要電機(jī)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較少，如出現(xiàn)問(wèn)題不能提前和及時(shí)發(fā)現(xiàn)。具有示范和帶動(dòng)作用，有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。