萬佳

摘 要 本文主要簡述了現(xiàn)應(yīng)用于華菱湘鋼大盤卷高速軋機的德國FAG在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，介紹了其監(jiān)測對象及軟/硬件構(gòu)成和常規(guī)數(shù)據(jù)采集和頻譜分析，在此基礎(chǔ)上嵌入局域網(wǎng)辦公系統(tǒng)實現(xiàn)辦公自動化，進而討論實現(xiàn)大范圍、低延誤、高密度地監(jiān)控高速軋機振動的可行性。

【關(guān)鍵詞】冶金 鋼鐵行業(yè) 高速軋機 振動監(jiān)控

1 前言

軋機作為冶金行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，由于受到重載、軋制沖擊和人為沖擊等負(fù)荷的影響，出現(xiàn)了大量諸如結(jié)構(gòu)強度、振動、噪聲等安全可靠性的問題，如何在設(shè)備運行過程中對設(shè)備的運行狀態(tài)實時掌握，及時做出判斷，采取相應(yīng)的對策，避免發(fā)生重大設(shè)備故障造成的長時間停機的問題，成為擺在各大鋼鐵企業(yè)面前的難題，對此華菱湘鋼大盤卷引進德國FAG在線測振系統(tǒng)，全方位對大盤卷高速設(shè)備運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控，大大提高高速區(qū)設(shè)備運行的可靠性，從而提高設(shè)備乃至全生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。而基于Internet/LAN的在線振動監(jiān)測系統(tǒng)相當(dāng)于大范圍、低延誤、高密度、不間斷的對設(shè)備進行點檢，不僅降低了點檢技術(shù)人員的工作壓力，還可使工程管理人員通過局域網(wǎng)對現(xiàn)場設(shè)備實施監(jiān)測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進行故障分析、診斷和預(yù)警，極大地滿足了工作的需要。

2 系統(tǒng)基本構(gòu)成

2.1 監(jiān)測對象

本系統(tǒng)監(jiān)測對象為華菱湘鋼大盤卷高線軋機，包括：高線精軋機組、高線減定徑機組、吐絲機前夾送輥和吐絲機。

監(jiān)控項目為上述軋機的：振動值（33個信號點）——信號來源現(xiàn)場傳感器。

其中振動值包括：精軋機齒輪箱（2個信號點）精軋機輥箱（6個信號點）精軋機錐箱（6個信號點）減定徑齒輪箱A-D（8個信號點）減定徑輥箱（4個信號點）減定徑錐箱（4個信號點）吐絲機前夾送輥（2個信號點）吐絲機（1個信號點）。

電壓值（4個信號點）——信號來源ACS6000大傳動、ACS800傳動。

電機轉(zhuǎn)速（4）——信號來源現(xiàn)場編碼器反饋信號、ACS6000大傳動。

設(shè)備在線情況Y/N（4*2）——信號來源現(xiàn)場熱檢HMD反饋信號。

所有DC信號占用一個通道，所有AC信號占用兩個通道。

2.2 系統(tǒng)硬件

該在線振動監(jiān)測系統(tǒng)是一個開放的、復(fù)合的多層分布式系統(tǒng)，每個控制器下最多可下掛MUX功能板8塊，每塊MUX功能板可連接2個現(xiàn)場就地箱，每個現(xiàn)場就地箱可同時滿足8個傳感器的數(shù)據(jù)的采集，不同傳感器之間是獨立的，他們通過VC-Filt程序進行切換循環(huán)檢測的，互不干涉。

該系統(tǒng)最多同時監(jiān)控128個傳感器數(shù)據(jù)，本廠暫時僅使用其中的33個，所以說該系統(tǒng)的擴展性是很好的。

2.3 數(shù)據(jù)采集原理

該系統(tǒng)完成通過對數(shù)據(jù)流的采集、傳輸和內(nèi)部處理，并經(jīng)過內(nèi)部自有程序過濾、放大和對特征值評估、數(shù)/模轉(zhuǎn)換進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析最后DO輸出報警給予現(xiàn)場維護人員指導(dǎo)的全過程。

雖說該系統(tǒng)最多可同時監(jiān)控128個傳感器數(shù)據(jù)，它的擴展性是很好的。但，過多的傳感器數(shù)據(jù)需要靠VC-FILT進行輪換檢測，耗費大量的輪換時間，本廠33個傳感器大概需約6分鐘完成一輪所有傳感器的數(shù)據(jù)采集，換句話就是說對于每個傳感器數(shù)據(jù)刷新的間隔時間為6分鐘/次，這對于高速運轉(zhuǎn)設(shè)備的安全性仍然是有風(fēng)險的，所以我們針對這種由于數(shù)據(jù)順次采集造成的延時進行了程序優(yōu)化，讓其更好的服務(wù)于現(xiàn)場。下面將重點介紹其軟件系統(tǒng)。

2.4 系統(tǒng)軟件

2.4.1 常用功能模塊

（1）用戶權(quán)限設(shè)置模塊：系統(tǒng)對登陸對象按管理員、維護工程師、操作員進行分級，每種用戶類型的權(quán)限是不一樣的，操作員為只讀屬性，用以防止一些人為的誤操作，十分適應(yīng)現(xiàn)場實際生產(chǎn)的要求。

（2）基礎(chǔ)配置模塊：用列表形式來展示各個齒輪箱及傳動的基本技術(shù)參數(shù)，用頁面形式逐個針對現(xiàn)場測振傳感器進行參數(shù)設(shè)定，規(guī)定其名稱、范圍值、數(shù)值單位等。

（3）接口設(shè)置模塊：用來設(shè)置每個接收數(shù)據(jù)的接口類型以及參與程序內(nèi)部計算的速度、溫度、壓力、負(fù)載、電壓等模擬量的調(diào)用路徑。

（4）數(shù)據(jù)庫設(shè)置模塊：OPC DA數(shù)據(jù)庫接收外部測量反饋的輸入信號，并保留已設(shè)置好的設(shè)備特性模型和齒輪配比和內(nèi)部運算中間項或結(jié)果項的值。該數(shù)據(jù)庫可保留已有數(shù)據(jù)長達一年時間，方便您隨時根據(jù)需要察看你關(guān)心的某個參數(shù)值和該值的歷史值。

（5）報警設(shè)置模塊：通過對特征值的設(shè)定，若計算機通過數(shù)據(jù)采集和計算對比發(fā)現(xiàn)某一測量值超過其對應(yīng)的特征值就產(chǎn)生黃（輕故障）或紅（重故障）報警，給出相應(yīng)的指示，提示設(shè)備人員進行檢查和處理。廠商不提供理論默認(rèn)報警值，而立足于現(xiàn)場自行設(shè)定，更利于解決實際問題。

（6）報表生成模塊：以曲線圖形分析表形式展示，報警曲線和速度曲線整合到一張列表里，使用戶直觀的了解在何時、何地、何種速度下出現(xiàn)的報警，甚至能調(diào)用其他參數(shù)列表了解當(dāng)時電機運行的電壓和負(fù)載等條件，對于現(xiàn)場未出現(xiàn)的事故可以提前做出判斷處理，對現(xiàn)場已出的事故能準(zhǔn)確分析出事故原因。

2.4.2 特色功能模塊

（1）特性參數(shù)設(shè)置模塊：針對不同的軸承和齒輪，如果您知道它的特性參數(shù)，可手動錄入；即使不知道，F(xiàn)AG公司也會提供一個與其特性參數(shù)相類似的模型供用戶使用（FAG/SKF公司），這些特性參數(shù)都將參與日后的內(nèi)部計算和分析，所以說該系統(tǒng)的靈活性是很好的。其中手動創(chuàng)建和添加特性參數(shù)模型到本地數(shù)據(jù)庫的全過程只需兩步，簡單易行。

（2）誤信號過濾模塊：用柱狀圖形式展示在用戶自設(shè)定時段內(nèi)某一振動值出現(xiàn)的次數(shù)占總掃描次數(shù)的百分比，自動篩選出誤信號摒棄（比如停軋換輥對軋輥和錐箱的人為敲擊）獲得真實振動值參與運算，也為用戶確定某一設(shè)備部位的正確報警預(yù)設(shè)值提供依據(jù)。另外，即時速度信號參與程序內(nèi)部計算，不同速度下對應(yīng)的振動大小容忍值是不同的，該系統(tǒng)能通過實際測量反饋分析數(shù)據(jù)，依設(shè)備特性模型生成，是一個比較講究科學(xué)性的混合系統(tǒng)，不象某些國內(nèi)系統(tǒng)由單一的振動值來衡量不同速度下的振動大小，所以說在誤信號過濾方面，該系統(tǒng)有很強的特色優(yōu)勢。

（3）專家分析模塊：系統(tǒng)自帶自診斷的特殊功能，很好的對可能出現(xiàn)的設(shè)備隱患和隱患大小進行預(yù)測的功能模塊（內(nèi)部理論計算）

2.5 系統(tǒng)投入使用后的效果

在實際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)因為不同的傳感器間是循環(huán)依次掃描的，所以更多的監(jiān)測點需要更多的掃描采集時間，所以一方面我們限制了監(jiān)測點的數(shù)量，屏蔽了部分無用監(jiān)測點，使其在有效時間內(nèi)盡可能多的監(jiān)控重要設(shè)備的重要部位，另一方面依設(shè)備部件的重要性將其分級，對其檢測傳感器進行不同的掃描周期配置和優(yōu)先級別的設(shè)定（單位時間內(nèi)掃描的次數(shù)）較好的彌補重點關(guān)注設(shè)備掃描周期過長的問題。

該系統(tǒng)成功預(yù)測了華菱湘鋼大盤卷高線區(qū)2011年6月24日吐絲機出口大軸承FAG804753重大故障，當(dāng)時機械方點檢技術(shù)人員在辦公室連接FAG在線測振系統(tǒng)服務(wù)器，打開察看其運行狀態(tài)，隨即發(fā)現(xiàn)疑似典型故障振動頻譜圖，立即組織檢修人員開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)軸承外圈部分?jǐn)嗔?，部分滾珠擠壓變形受損，軸承整體振動超標(biāo)，首次投入就將一次重大設(shè)備事故扼殺在萌芽期。

3 結(jié)語

對于新上線的FAG在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，還有大量的知識需要我們消化和吸收，這些將在未來的實踐應(yīng)用中不斷深化，同時我們也將在加強點巡檢及現(xiàn)場信息的反饋上下更大的功夫，保證測振傳感器采集的設(shè)備振動數(shù)據(jù)與手持式振動儀振動數(shù)據(jù)的一致性，科學(xué)地減輕工人勞動強度，并利用其更好地指導(dǎo)點檢工作和設(shè)備微劣化分析工作，將設(shè)備大事故扼殺在萌芽階段，為華菱湘鋼大盤卷穩(wěn)定生產(chǎn)保駕護航。

作者單位

華菱湘潭鋼鐵集團有限公司 湖南省湘潭市 411100