鋼鐵企業(yè)智能化點檢系統(tǒng)研究與應(yīng)用

彭 程

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

0 引言

20世紀(jì)80年代，設(shè)備點檢制由工業(yè)先進(jìn)國家引入中國，得到廣泛應(yīng)用。最早實行點檢制度的鋼鐵企業(yè)是寶鋼，通過幾十年的點檢管理經(jīng)驗積累，寶鋼已形成成熟的點檢制度及管理體系，體系中核心內(nèi)容已廣泛被國內(nèi)鋼鐵企業(yè)借鑒。

隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，智能化概念逐漸滲透到各行各業(yè)。近年來智能化點檢技術(shù)在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展如同雨后春筍，各類新型智能化點檢技術(shù)衍生的產(chǎn)品（如在線監(jiān)測、手機(jī)點檢、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等）廣泛應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)。目前，從事鋼鐵企業(yè)智能點檢的專業(yè)公司主要分為智能化點檢平臺軟件開發(fā)和智能化點檢硬件產(chǎn)品技術(shù)研究兩類。大部分鋼鐵企業(yè)目前的點檢系統(tǒng)只是應(yīng)用其中部分軟件和硬件產(chǎn)品，缺乏系統(tǒng)性的研究和規(guī)劃。

山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司在已應(yīng)用的智能點檢技術(shù)基礎(chǔ)上，從2017年開始對國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)和智能點檢專業(yè)公司進(jìn)行考察調(diào)研。結(jié)合多家單位的技術(shù)特長，通過不斷研究和摸索，最終實現(xiàn)多種點檢數(shù)據(jù)在智能化點檢系統(tǒng)的集成，通過點檢大數(shù)據(jù)分析，全面掌握設(shè)備運行狀態(tài)。

1 石橫特鋼集團(tuán)有限公司設(shè)備及點檢管理情況

石橫特鋼集團(tuán)有限公司是一家綜合性鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，主要生產(chǎn)車間有原料場、燒結(jié)車間、高爐、煉鋼車間、軋鋼車間、焦化車間、微粉車間和石灰車間等，配套水、電、煤氣、蒸汽、氧氣、壓縮空氣等能源供應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)的制氧車間、發(fā)電車間、供電車間等輔助車間，同時配套物流運輸系統(tǒng)。

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)下的車間設(shè)備類型差異較大，專屬設(shè)備種類繁多，不同單位的點檢體制各不相同。為確保點檢系統(tǒng)的統(tǒng)一性、規(guī)范性，在原寶鋼三級點檢管理制度的基礎(chǔ)上對點檢管理制度進(jìn)行改革優(yōu)化。明確各類點檢數(shù)據(jù)的來源和如何利用點檢數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備裂化分析的基本原則。對在線、離線等專業(yè)智能化點檢設(shè)備、儀器的數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)類型進(jìn)行歸類統(tǒng)一，同時融合人工點巡檢系統(tǒng)，建成綜合性大數(shù)據(jù)智能化點檢系統(tǒng)。此外，公司的設(shè)備管理平臺為上海寶信公司開發(fā)，點檢系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的互通方式，為設(shè)備管理平臺的檢修、采購、狀態(tài)管理等管理模塊提供基礎(chǔ)點檢數(shù)據(jù)來源，進(jìn)一步豐富了設(shè)備管理平臺的管理內(nèi)容，提供了設(shè)備基礎(chǔ)狀態(tài)管理的依據(jù)。

2 智能化點檢系統(tǒng)的整體規(guī)劃

根據(jù)點檢數(shù)據(jù)的來源，分為在線點檢實時數(shù)據(jù)和人工點巡檢周期性數(shù)據(jù)兩大數(shù)據(jù)模塊。通過這兩大模塊實現(xiàn)各類軟、硬件產(chǎn)品的融合，將企業(yè)所有設(shè)備的點檢數(shù)據(jù)及記錄信息均放置在點檢平臺中，完全取代傳統(tǒng)紙質(zhì)點檢記錄的方式，實現(xiàn)了各類智能化硬件產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成。將以前很多只能在現(xiàn)場主控室查看的設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)傳輸至點檢平臺，并在系統(tǒng)平臺上以設(shè)備樹結(jié)構(gòu)，清晰展現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，解決了企業(yè)內(nèi)各類點檢數(shù)據(jù)的孤島問題。

（1）在線點檢實時數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場PLC、DCS及各類在線監(jiān)測設(shè)備獲取在線實時點檢數(shù)據(jù)。從PLC、DCS中獲取溫度、壓力、流程等設(shè)備運行過程中實時的關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)；從在線監(jiān)測設(shè)備中獲取專業(yè)性實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動監(jiān)測、潤滑油油質(zhì)監(jiān)測、配電柜觸點無線測溫、電機(jī)絕緣監(jiān)測、高壓設(shè)備局部放電監(jiān)測和水系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測等。通過自動生成實時數(shù)據(jù)的報警及數(shù)據(jù)曲線，能夠及時掌握設(shè)備短期的瞬間裂化趨勢，及時采取相關(guān)措施，避免設(shè)備發(fā)生故障及設(shè)備關(guān)鍵部件的惡化。

（2）人工點巡檢周期性數(shù)據(jù)。通過手機(jī)點檢及專業(yè)離線檢測儀器獲取人工點巡檢數(shù)據(jù)。點巡檢人員通過智能手機(jī)上的APP，在設(shè)備現(xiàn)場掃描NFC芯片后填寫點巡檢記錄，并將記錄信息上傳至點檢系統(tǒng)；通過專業(yè)離線檢測儀器獲取專業(yè)性檢測數(shù)據(jù)，例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)械離線振動檢測儀、潤滑油液分析檢測儀等。通過系統(tǒng)對周期性數(shù)據(jù)曲線的自動生成，并結(jié)合人工點檢的異常狀態(tài)，對設(shè)備長期的裂化趨勢進(jìn)行分析，指導(dǎo)相關(guān)技術(shù)人員制定后續(xù)的維護(hù)及檢修計劃，確保設(shè)備運行狀態(tài)在一定檢修周期內(nèi)受控。

3 智能化點檢硬件產(chǎn)品與軟件平臺的數(shù)據(jù)交互

圖1 點檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互流程

（1）在線點檢數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場PLC、DCS及各類在線監(jiān)測點檢設(shè)備通過數(shù)采器、交換機(jī)，按照OPC調(diào)用方式將數(shù)據(jù)實時傳輸給智能點檢平臺，并設(shè)置報警閾值。通過軟件平臺手機(jī)APP，將發(fā)現(xiàn)的實時報警信息推送給系統(tǒng)賬號下的相關(guān)人員，確保相關(guān)人員能夠及時獲取報警信息。

（2）人工點巡檢數(shù)據(jù)。智能手機(jī)及專業(yè)離線檢測儀器通過4G網(wǎng)絡(luò)、WiFi、USB等方式，將定時采集的數(shù)據(jù)及點檢記錄傳輸給智能點檢平臺，報警信息的推送方式同上。

（3）智能點檢平臺的數(shù)據(jù)還可和第三方軟件平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程自動傳輸，并可根據(jù)第三方平臺的需求選擇性傳輸數(shù)據(jù)。目前，給上海寶信開發(fā)的設(shè)備管理平臺主要推送異常和報警數(shù)據(jù)信息，設(shè)備管理平臺接收到相關(guān)數(shù)據(jù)信息后通過人工干預(yù)的方式進(jìn)行后續(xù)的檢修、備件采購、狀態(tài)管理等設(shè)備隱患消缺的閉環(huán)管理流程。點檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互流程見圖1。

4 智能化點檢平臺功能

（1）點檢數(shù)據(jù)整合、展示、統(tǒng)計功能。按照公司設(shè)備樹的架構(gòu)對各類點檢數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，具備相關(guān)參數(shù)、實時及周期性數(shù)據(jù)展示（包括振動數(shù)據(jù)各類波形圖譜的展示）、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)曲線生成等功能，包括設(shè)備基礎(chǔ)信息及相關(guān)參數(shù)、測點數(shù)據(jù)、設(shè)備報警狀態(tài)記錄、設(shè)備歷史故障記錄、診斷報告等內(nèi)容。同時系統(tǒng)支持設(shè)備監(jiān)測點及相關(guān)參數(shù)的修改和無限擴(kuò)展，將相關(guān)點檢標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容分類型存放至設(shè)備樹下的具體設(shè)備中，便于快速查詢，修改完善，如圖2和圖3所示。

（2）數(shù)據(jù)報警功能。根據(jù)設(shè)備類型，結(jié)合各類點檢數(shù)據(jù)制定不同的報警策略?？砂凑毡O(jiān)測值分為絕對值報警（標(biāo)準(zhǔn)閾值預(yù)警）和相對值報警（自適應(yīng)閾值預(yù)警），也可按照監(jiān)測對象分為設(shè)備級報警和部件級報警。報警信息和人員賬號、所屬單位關(guān)聯(lián)，確保每一條報警信息準(zhǔn)確推送至相關(guān)的崗位人員。

（3）旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障自診斷功能?；谀：收显\斷原理，使用當(dāng)前測量的故障信號、故障診斷規(guī)則庫（專家知識庫）、大數(shù)據(jù)征兆事實庫、人工錄入故障特征進(jìn)行推理，得到可能的故障排序，出具可能的故障原因。例如，轉(zhuǎn)子動不平衡故障、軸不對中故障、結(jié)構(gòu)松動、摩擦、齒輪嚙合不良等，滾動軸承本體的內(nèi)圈、外圈、滾子、保持架，軸承安裝過松或過緊等故障，軸心與軸承座配合不良、滑動軸承的油膜失穩(wěn)故障、轉(zhuǎn)子碰摩故障、齒輪故障等，并可出具自動診斷報告，如圖4所示。

（4）手機(jī)APP功能。通過手機(jī)APP軟件可進(jìn)入系統(tǒng)平臺，瀏覽、查看采集的數(shù)據(jù)、曲線、報警信息等內(nèi)容，具備手機(jī)APP報警信息實時推送功能。根據(jù)賬號設(shè)定的設(shè)備范圍權(quán)限，對賬號設(shè)備范圍權(quán)限下的設(shè)備報警信息進(jìn)行推送。

圖2 巡檢數(shù)據(jù)

（5）點巡檢實績管理功能。具備分車間、分時間段對人工點巡檢漏檢情況統(tǒng)計分析功能。通過查詢點巡檢實績，可以清晰獲取點檢違規(guī)信息。同時對人工點巡檢的時長進(jìn)行統(tǒng)計，由此初步判斷采集人員的點檢質(zhì)量，如圖5所示。

5 智能點檢平臺應(yīng)用情況

2019年7月，智能點檢平臺投入使用。通過不斷完善和優(yōu)化，目前系統(tǒng)已基本成熟，系統(tǒng)投運后點檢管理工作出現(xiàn)本質(zhì)性的提升，主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）通過報警信息的推送，設(shè)備管理人員能夠及時獲取點檢發(fā)現(xiàn)的異常和隱患信息，及時采取相關(guān)措施，減少設(shè)備故障的發(fā)生。特別是在線數(shù)據(jù)的報警，使得相關(guān)技術(shù)人員在趕赴設(shè)備現(xiàn)場前已清楚了解設(shè)備存在的異常，減少現(xiàn)場詢問操作人員相關(guān)信息的時間，可以高效處理設(shè)備隱患。

（2）通過各類在線、離線專業(yè)設(shè)備及儀器采集的數(shù)據(jù)，對專業(yè)性檢測方法獲取的精密點檢數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，實現(xiàn)設(shè)備潛在隱患的預(yù)判，減少設(shè)備故障率。特別是旋轉(zhuǎn)機(jī)械自診斷功能，系統(tǒng)基于故障庫自動分析判斷出具的故障排序，為后續(xù)的檢修處理方案提供了科學(xué)依據(jù)，減少了盲目排查花費的大量檢修停機(jī)時間。

（3）通過對各類設(shè)備運行數(shù)據(jù)的曲線分析，改變了以往單一數(shù)據(jù)分析方式。通過多類數(shù)據(jù)的綜合分析，全面掌握設(shè)備裂化傾向，提供預(yù)知性維修依據(jù)。

（4）通過手機(jī)APP進(jìn)行人工點巡檢，減少點巡檢人員紙制記錄的工作量。通過平臺監(jiān)督功能，提升人工點巡檢工作的規(guī)范性，基本杜絕了漏檢、虛假點檢等違規(guī)現(xiàn)象。

圖3 在線數(shù)據(jù)

圖4 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障自診斷功能模板

圖5 點巡檢實績管理

6 結(jié)語

通過建立大數(shù)據(jù)智能點檢系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高點檢工作過程監(jiān)督力度，規(guī)范點檢工作過程管理流程。通過點檢數(shù)據(jù)的趨勢分析和借助各類專業(yè)檢測技術(shù)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，開展針對性的檢修消缺，使設(shè)備狀態(tài)受控，減少非計劃性故障停機(jī)時間。減少點檢人員工作量，提高工作效率。