基于網(wǎng)絡(luò)的在線振動監(jiān)測與診斷在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用研究

陳文禮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

要想做好一件事，必須做好準備工作。對于鋼鐵企業(yè)來說，設(shè)備是質(zhì)量的根本，只有擁有優(yōu)良的設(shè)備，才可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。要想保證產(chǎn)品的質(zhì)量，確保設(shè)備平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，鋼鐵企業(yè)就應(yīng)當(dāng)對設(shè)備進行在線監(jiān)督與測量，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品附加值，為鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。基于網(wǎng)絡(luò)的在線振動監(jiān)測與診斷能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備一直以來的運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)督與測量，及時診斷出設(shè)備的早期故障，可以更好的為用戶提前維修設(shè)備提供指導(dǎo)作用，以便及時掌握用戶的預(yù)備設(shè)備的使用需求消息，做好設(shè)施的全壽命周期管理工作，這樣就能夠從很大程度上提升鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)速率，便于消耗成本的節(jié)省。

1 基于網(wǎng)絡(luò)的在線振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)介紹

基于網(wǎng)絡(luò)的在線振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，會先利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集器將安裝每一個設(shè)備中的傳感器信號收集起來，之后經(jīng)過CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞至工控機，統(tǒng)共的狀態(tài)監(jiān)測和診斷均于工控機中進行。圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)的硬件部分涵蓋了兩個部分，它們是振通909B多通道網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集器和工控機。系統(tǒng)可以與三十一個網(wǎng)絡(luò)采集器相連在一起。而對于網(wǎng)絡(luò)采集器中的標(biāo)識碼來說，在對其進行確認時，主要是利用設(shè)里撥碼開關(guān)達到這一效果。數(shù)據(jù)采集器中進行傳輸時是通過CAN網(wǎng)絡(luò)來進行的，使用8*2通道同時對樣品進行采集。能夠收集訊息涵蓋了轉(zhuǎn)速值、加速度、位移、速度以及波形等。還能夠銜接進多類型的傳感器，好比IPC型加速計、電荷型加速計、電渦流位移傳感器以及磁電式速度傳感器等。

系統(tǒng)的軟件部分囊括的有設(shè)備監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)處理中心軟件、組態(tài)監(jiān)側(cè)軟件以及故障診斷專家系統(tǒng)等。其中，數(shù)據(jù)采集軟件的功能首要的是訂立測點的根本參數(shù)，對多類型的振值、波形以及百線譜在確定的時間進行收集。數(shù)據(jù)處理中心軟件是把其他軟件銜接于一塊的中間軟件，其首要功能為把搜集到的數(shù)據(jù)和危險值與報警值進行比照，倘若發(fā)出危機信號就會示知數(shù)據(jù)采集軟件，讓它對波形進行從頭收集，更加方便診斷時的運用，同一時期把危險信號傳輸至設(shè)備監(jiān)控與組態(tài)監(jiān)測軟件。設(shè)備監(jiān)控軟件的首要效用是對設(shè)備中每一組件的運行狀態(tài)進行監(jiān)督和測量，通過運用頻譜法可以及時找到組件的漏洞與進行中長期歷史趨勢分析等。組態(tài)監(jiān)測軟件的作用主要是將顯示裝置的振值與報警情況用圖形的形式展現(xiàn)出來。故障診斷專家系統(tǒng)的主要工作是分析與診斷離線情況。故障診斷知識庫囊括了部分較為成熟的故障診斷理論，其余還可以通過工程技術(shù)人員把實際經(jīng)驗傳輸?shù)较到y(tǒng)中，使知識庫中的內(nèi)容更加豐富[2]。

2 系統(tǒng)架構(gòu)的建立

系統(tǒng)架構(gòu)具體見圖1，三個部分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相互連接在一起。

圖2 現(xiàn)場監(jiān)控圖

2.1 現(xiàn)場采集監(jiān)控

現(xiàn)場采集監(jiān)控首要包羅的部分主要有是三個，它們是設(shè)備現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、收集裝置和一些種類的傳感器。運用有線或無線徑直將現(xiàn)場傳感器信息傳遞至采集站內(nèi)，采集站會將所搜集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)與擴大，傳遞至監(jiān)控房屋內(nèi)，而數(shù)據(jù)的調(diào)整大部分是在服務(wù)器中開展，并可以將數(shù)據(jù)保存下來，通過監(jiān)控房間中的計算機展現(xiàn)出來。在現(xiàn)場采集監(jiān)控中，傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件首要包羅了設(shè)備的振動、軸承溫度與壓力等各個類型的智能傳感器，首要功效為收集現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)。

2.2 中心監(jiān)控級

中心監(jiān)控級涉及了WEB服務(wù)器、MOS系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器幾個部分?，F(xiàn)場設(shè)備的主要參數(shù)，也就是振動、工藝量與溫度等，經(jīng)過MOS系統(tǒng)服務(wù)器進行隨時沒有間斷地收集、監(jiān)督與測量。

監(jiān)測診斷級的計算機運用網(wǎng)絡(luò)能夠搜集全體搜集到的數(shù)據(jù)。在出現(xiàn)被檢測參數(shù)不正常的時候會發(fā)出警報信息，同一期間還可以驅(qū)動診斷過程來確定機組的阻礙。機組狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器可以展現(xiàn)出機組運轉(zhuǎn)時候所展現(xiàn)的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的保存、查找與管理功效，WEB服務(wù)器就是為機組局域網(wǎng)內(nèi)的別的客戶端或遠程診斷中心供給機組啟動狀態(tài)監(jiān)測與診斷服務(wù)，包羅了機組的隨時狀態(tài)數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、相關(guān)性分析數(shù)據(jù)以及一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。安裝使用者的需求，能夠使用短信平臺與APP等方式把設(shè)備的不正常信息，經(jīng)過短信等其余方法以較快的速度傳遞到有關(guān)操作人員、管理人員以及執(zhí)行人員的手機內(nèi)，讓系統(tǒng)可以很快做出反應(yīng)[3]。

2.3 遠程監(jiān)測與診斷

系統(tǒng)運用多時間區(qū)域、多頻譜和歷史趨勢等多種專業(yè)分析用具，查找設(shè)施的振動所在。首要構(gòu)成部分是遠程終端與相關(guān)專業(yè)分析用具。遠程終端應(yīng)用局域網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)VPN或互聯(lián)網(wǎng)把客戶端銜接至機組站局域網(wǎng)，完成資源一起分享。把遠程問題診斷和單位管理活動銜接在一塊，提前推測設(shè)備的發(fā)展態(tài)勢，觀察故障出現(xiàn)的跡象，最大程度的使維修費用降低。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢

系統(tǒng)具有多種優(yōu)勢，通過總結(jié)，主要包含三個部分，具體為：第一，先進的網(wǎng)絡(luò)與作用是單位對網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備的運轉(zhuǎn)管理根本，利用單位的局域網(wǎng)或辦公網(wǎng)，使用EMA設(shè)備監(jiān)測平臺，在企業(yè)的信息中心構(gòu)建數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝運行軟件，這樣就能夠支持盡可能多的使用者，利用瀏覽器訪問裝置監(jiān)測平臺就可以得到這一系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而減輕系統(tǒng)維護工作的強度。第二，利用監(jiān)測機組的轉(zhuǎn)速、振動、軸承溫度以及軸位移等其余工藝量參數(shù)能夠保證故障預(yù)測與診斷的專業(yè)性，使用各種變量采集、統(tǒng)計控制的方式來分析機組不正常運行情況，可以立即找到機組的早期故障，從根本上發(fā)現(xiàn)故障的所在，從而制定針對性的處理措施，以便從根本上處理機組振動問題，確保機組的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。同時，還能夠更好地監(jiān)督與測量機組服務(wù)與工藝量，隨時分析工藝數(shù)據(jù)的變化，從而實現(xiàn)對機組運行參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，大大提升機泵的運行效率，也就可以實現(xiàn)節(jié)約能源的功能，還可以讓機泵達到最好的運行狀態(tài)。第三，開放性的數(shù)據(jù)平臺為一些設(shè)施管理信息化系統(tǒng)平臺提供數(shù)據(jù)接口，同時還可以為管理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，從而推動機組設(shè)施管理的進一步發(fā)展，保障設(shè)施生產(chǎn)的安全性[4]。

4 應(yīng)用實例

將河南安陽鋼鐵集團第一煉軋廠作為應(yīng)用案例，練軋廠引入了美國的先進的摩根8+4精軋機、減定徑機模式高速線材生產(chǎn)線，其具備十分高的集成化水平。在修理與管制設(shè)施的時候，僅僅使用手觸摸、噪聲和用眼睛看等最初的方式，不易全方位正確地對故障出現(xiàn)的原因進行分析，沒有辦法便于手持式數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用。所以，安鋼使用了北京盛迪振通公司的一套網(wǎng)絡(luò)在線狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)施的運行數(shù)據(jù)進行隨時采集與運行情況進行監(jiān)督和測量，及時發(fā)現(xiàn)故障及其原因。

引進的在線振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)是在2003年10月份應(yīng)用到河南安陽鋼鐵集團的。在使用的實際場地內(nèi)，統(tǒng)共應(yīng)用了四十五個加速度傳感器。在此些加速度傳感器內(nèi)，將4個L14型電荷式加速度傳感器順次安設(shè)于3600KW西門子中壓變頻電機的負荷、非負荷端，首要用在查看和測量電機兩邊軸承。并將其中的41個IPC型電壓式加速度傳感器順次設(shè)置于雙層聯(lián)合齒輪箱和4個錐箱中。1個速度傳感器的用途是測試電機的轉(zhuǎn)動速度，供給診斷需要的參數(shù)。其它，現(xiàn)場齒輪箱部分是1軸輸進，4軸輸出。為了迎合大范圍傳動比變化的需求，統(tǒng)共設(shè)置了九個離合器，九個離合器分為4組來把控，達到三十七個規(guī)格的可以變化的傳動比，這樣就在工控機上增加安裝了多路VO卡采集離合器檔位信號。上述全部信號通過數(shù)據(jù)采集器利用CAN網(wǎng)絡(luò)傳遞到工控機中，而狀態(tài)監(jiān)督測量和診斷的工作全部在這一工控機中運行[1]。

2004年5月，組態(tài)監(jiān)測軟件展示26-X測點振值顯著增大，最大的時候可以是466m/s2，同一期間設(shè)施監(jiān)控軟件展現(xiàn)本測點加速度等效峰值、百線譜以及速度有效值早已比危險值要高很多，位移峰值已經(jīng)發(fā)出危險信號。此時依據(jù)收集的的1024點波形與創(chuàng)建的對應(yīng)設(shè)施文件，應(yīng)用故障診斷專業(yè)系統(tǒng)來剖析，具體的幅值分析結(jié)果如圖3。4月份的幅值分析結(jié)果如圖4所示。

從圖3中可以知道，第一主峰的峰值是138m/s2。和圖4相比較知道，5月份的峰值為4月份峰值的4倍。同一期間還發(fā)現(xiàn)，第一主峰相應(yīng)的頻率為1.89KHZ，恰好為30#錐箱弧齒錐齒輪軸的嚙合頻率，展示齒輪擁有比較大的嚙合沖擊，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是齒輪軸自身的問題。因為狀態(tài)表現(xiàn)的非常不正常，設(shè)備員使用有效措施停止機組運行對其進行檢查，最終發(fā)現(xiàn)弧齒錐齒輪軸底端支撐用圓柱滾子軸承座早已發(fā)生摩擦的跡象。

圈3 5月8日幅值譜分析

圈4 4月23日幅值誰分析

5 結(jié)語

總之，設(shè)備是鋼鐵企業(yè)正常運轉(zhuǎn)的重要部分，為了實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，就需要保證設(shè)備的運行狀態(tài)良好，此時引進基于網(wǎng)絡(luò)的在線振動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)就顯得十分重要，充分了解該系統(tǒng)，從而更好地將該系統(tǒng)應(yīng)用到實際工作中。