基于協(xié)同檢測(cè)的冶金企業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備故障診斷系統(tǒng)

韓端陽(yáng)

（河鋼集團(tuán)承鋼公司，河北 承德 067001）

冶金工業(yè)為各行各業(yè)的發(fā)展提供了動(dòng)力。因其行業(yè)固有的復(fù)雜性和高科技性的特點(diǎn)，故對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)性能的要求具有著更好的標(biāo)準(zhǔn)。電氣自動(dòng)化技術(shù)，即包含協(xié)同檢測(cè)技術(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)、控制技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)是冶金工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而協(xié)同檢測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備的故障診斷直接反映了冶金行業(yè)的水平。

1 冶金工業(yè)的特點(diǎn)

冶金行業(yè)不同于其他行業(yè)，它的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)更高、更嚴(yán)格。如其控制精度、耐高溫性、抗干擾性、產(chǎn)品可靠性和耐污染性要求相對(duì)較高。比如，在冷軋帶鋼驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，設(shè)備問(wèn)題往往會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，所以說(shuō)設(shè)備的可靠性非常重要。如果在熱軋高爐等關(guān)鍵部件中發(fā)生設(shè)備故障，可能會(huì)發(fā)生氣體泄漏和鐵水溢流等嚴(yán)重事故。鋼鐵企業(yè)中粉塵較多，其中大部分屬于導(dǎo)電粉塵，設(shè)備溫度特別高，故需要耐高溫、耐污染的產(chǎn)品。在電爐和大型軋鋼系統(tǒng)的情況下，抗干擾的要求則相對(duì)較高。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中電驅(qū)動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生的諧波是影響控制設(shè)備正常運(yùn)行的重要干擾因素。鋼鐵企業(yè)的大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)都是大容量的設(shè)備，要求控制響應(yīng)速度快、精度高等特性。

2 電氣自動(dòng)化設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)概況

電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的協(xié)同檢測(cè)技術(shù)是一種設(shè)備在運(yùn)行中檢測(cè)的有效監(jiān)測(cè)方式。通常，為了檢測(cè)電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備故障，系統(tǒng)會(huì)采取如下四種環(huán)節(jié)。

（1）信號(hào)采集。設(shè)備協(xié)同檢測(cè)系統(tǒng)是在設(shè)備在正常使用過(guò)程中不斷檢測(cè)和判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和壽命以及預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的情況系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備的狀態(tài)由設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)行狀況來(lái)反映。首先，協(xié)同檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)收集獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息，包括設(shè)備的電壓、電流、頻率、局部放電狀態(tài)和磁力線密度等信息。

（2）數(shù)據(jù)傳輸。通常，設(shè)備的檢測(cè)系統(tǒng)與處理信號(hào)系統(tǒng)會(huì)設(shè)置在不同的地方，檢測(cè)到的信號(hào)在傳遞到處理系統(tǒng)過(guò)程中，而在傳輸過(guò)程中受外部環(huán)境的影響，易出現(xiàn)信號(hào)干擾和耗損的影響。因此，可以對(duì)獲取的信號(hào)信息就行轉(zhuǎn)換、處理和壓縮包裝等加工，通過(guò)傳輸路徑高效的流入到處理系統(tǒng)中心。

（3）數(shù)據(jù)處理。對(duì)采集到并加工傳輸?shù)玫降男畔⑦M(jìn)行解析處理分析，獲取諸如特征值、頻域分析和平均處理分析等有效診斷數(shù)據(jù)信息。

（4）故障診斷。對(duì)處理后的數(shù)據(jù)信息，依照歷史數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和操作經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行分析和比對(duì)，判斷設(shè)備的狀態(tài)和故障診斷情況，進(jìn)而采取有效的措施來(lái)預(yù)防可能出現(xiàn)的情況，防止不必要的故障狀態(tài)發(fā)生。

3 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在冶金行業(yè)中的作用

信息技術(shù)的高速發(fā)展和普及，推動(dòng)著工業(yè)技術(shù)和電氣自動(dòng)化控制軟件的快速提高，冶金工業(yè)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)也越來(lái)越發(fā)揮著更重要的作用。

針對(duì)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)平臺(tái)獨(dú)立研發(fā)的軟件系統(tǒng)，極大的降低了因人工操作出現(xiàn)的故障率。電氣自動(dòng)化在冶金行業(yè)的應(yīng)用，對(duì)冶金行業(yè)的操作水平、控制質(zhì)量和運(yùn)行效率以及生產(chǎn)效率等方面產(chǎn)生了可觀的效益。將有些手工操作改為自動(dòng)操作，一方面可以使設(shè)備在穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)下正常運(yùn)行，另一方面減少了不必要的人為因素的影響，同時(shí)也很大程度上降低了人力成本，節(jié)約了生產(chǎn)的成本，進(jìn)而提高其行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4 協(xié)同檢測(cè)和故障診斷技術(shù)系統(tǒng)

協(xié)同狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是由現(xiàn)代傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域組成的輔助操作系統(tǒng)。

冶金行業(yè)的電氣自動(dòng)化設(shè)備的協(xié)同檢測(cè)與診斷技術(shù)依靠于傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與分析以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

（1）實(shí)時(shí)協(xié)同檢測(cè)是先進(jìn)的傳感器技術(shù)的重要應(yīng)用體現(xiàn)。為診斷設(shè)備故障狀態(tài)情況需盡可能多的獲取設(shè)備運(yùn)行中的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。為提高實(shí)時(shí)檢測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，傳感器技術(shù)也在不斷升級(jí)優(yōu)化，比如光學(xué)傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。這些技術(shù)都可以精確的獲取電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將獲取的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，供處理系統(tǒng)中心處理，分析和診斷。

（2）協(xié)同檢測(cè)的另一個(gè)關(guān)鍵是處理和分析采集的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)從嘈雜的設(shè)備運(yùn)行中收集到的大量信息，處理和分析數(shù)據(jù)信息并獲取有用的信息。通過(guò)對(duì)這些信息和注意力值的分析,我們可以判斷設(shè)備是否會(huì)出現(xiàn)故障或處于故障狀態(tài),并根據(jù)實(shí)際情況狀態(tài)決定設(shè)備是否繼續(xù)運(yùn)行或保養(yǎng)處理。為了避免運(yùn)行中設(shè)備的噪音對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)造成的干擾，除了設(shè)置硬件濾波外，通常還會(huì)應(yīng)用許多數(shù)字濾波技術(shù)，常見(jiàn)的比如小波變換濾波技術(shù)，這種技術(shù)可以很好的消除對(duì)干擾信號(hào)的影響，進(jìn)而提取有用的信息并進(jìn)行分析處理診斷設(shè)備故障，消除可能造成的影響。近些年來(lái)隨著智能化、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生了更加有效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在應(yīng)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備故障方面更加有效。

（3）基于協(xié)同檢測(cè)技術(shù)，在經(jīng)單片機(jī)DSP技術(shù)的發(fā)展，再到計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，可以更加有效的診斷電氣設(shè)備故障。同時(shí)，在冶金工業(yè)中，協(xié)同檢測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備故障的診斷越來(lái)越受到歡迎。如今，在線檢測(cè)的技術(shù)形式多種多樣，比如在線檢測(cè)系統(tǒng)和分散式在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備。它們都是通過(guò)將設(shè)備收集到的信號(hào)接收到加工處理運(yùn)輸，進(jìn)而轉(zhuǎn)入到處理系統(tǒng)中進(jìn)行分析、比對(duì)，診斷設(shè)備故障問(wèn)題。

5 冶金自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

隨著中國(guó)冶金工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用取得了顯著的成效。中國(guó)不斷引進(jìn)大量自動(dòng)化控制技術(shù)，進(jìn)一步提高了冶金生產(chǎn)綜合控制水平。在初始資本積累之后，企業(yè)專注于投資資金，用于研究和開(kāi)發(fā)從原材料制備到最終產(chǎn)品生產(chǎn)的新技術(shù)和新工藝。同時(shí)，在冶金企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，引進(jìn)了一些先進(jìn)技術(shù)，不斷開(kāi)發(fā)自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)適合自身發(fā)展的電氣自動(dòng)化設(shè)備的功能升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新。

6 結(jié)語(yǔ)

與其他行業(yè)相比，冶金行業(yè)具有相對(duì)復(fù)雜的工藝和較高的技術(shù)要求，相應(yīng)的電氣產(chǎn)品和自動(dòng)化技術(shù)要求也很高。基于協(xié)同檢測(cè)的電氣自動(dòng)化設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并診斷設(shè)備故障的問(wèn)題，提前發(fā)現(xiàn)和解決，保證設(shè)備正常運(yùn)行，同時(shí)也滿足冶金行業(yè)發(fā)展的需要。