金屬礦山主體設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用
——以球磨機(jī)為例

趙偉光 甄康華 吳 晨

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)北區(qū)分公司）

球磨機(jī)等礦山設(shè)備的狀況一般需要依靠點(diǎn)檢人員定期點(diǎn)巡檢來了解和掌握，設(shè)備潛在故障更需要點(diǎn)檢人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，這種方式其實(shí)不利于設(shè)備的維護(hù)和管理，有的設(shè)備的潛在隱患不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，甚至需待到出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性事故后才能被發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)方式嚴(yán)重占用人工、依賴人工，對(duì)點(diǎn)檢人員的經(jīng)驗(yàn)及責(zé)任心要求極高，即使這樣，設(shè)備運(yùn)行隱患趨勢(shì)變化情況也難以量化、跟蹤。設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，可以對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行及時(shí)了解、維護(hù)，保障設(shè)備的安全運(yùn)行，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間［1-5］。

1 球磨機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

球磨機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下10個(gè)方面：

（1）通過振動(dòng)、溫度等傳感器對(duì)關(guān)鍵機(jī)電傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

（2）故障預(yù)警監(jiān)測(cè)參數(shù)分級(jí)報(bào)警（1～4級(jí)），報(bào)警信息向電腦和移動(dòng)終端推送，參數(shù)閾值設(shè)置有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和自學(xué)模式。

（3）對(duì)傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行故障分析與診斷，對(duì)動(dòng)態(tài)振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)設(shè)備軸承、齒輪、轉(zhuǎn)軸等關(guān)鍵部件進(jìn)行精確的故障分析與診斷。

（4）系統(tǒng)采用開放式數(shù)據(jù)平臺(tái)，不需要額外配備檢測(cè)裝置。

（5）采用B/S架構(gòu)，用戶不需要在PC機(jī)上安裝軟件，用戶可以隨時(shí)隨地了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。

（6）分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對(duì)設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，提前判斷設(shè)備故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

（7）系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備定期出具運(yùn)行、維護(hù)體檢報(bào)告，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)故障和熱點(diǎn)高頻故障，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并出具運(yùn)行、維護(hù)體檢報(bào)告。

（8）通過遠(yuǎn)程專家問診系統(tǒng)，為設(shè)備出具故障診斷報(bào)告，配備數(shù)名相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覟樵O(shè)備故障出具診斷分析報(bào)告。

（9）設(shè)備維保管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備維保進(jìn)行記錄、管理和分析，包含維保頻率分析、歷史記錄查詢等。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備維護(hù)前后、故障前后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行專題分析，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備維護(hù)質(zhì)量及故障維修質(zhì)量評(píng)估。

（10）提供智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES），系統(tǒng)軟件具有API接口，可以與智能礦山、智能工廠等頂層系統(tǒng)相連接，將故障診斷系統(tǒng)整合到智能礦山或智能工廠大系統(tǒng)中，作為大系統(tǒng)底層的數(shù)據(jù)采集與分析部分。

2 球磨機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

通過振動(dòng)、溫度等傳感器對(duì)關(guān)鍵機(jī)電傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。采用振動(dòng)、溫度一體傳感器監(jiān)測(cè)電機(jī)、減速機(jī)、軸承的振動(dòng)和溫度等參數(shù)，并在Web和移動(dòng)終端實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)。對(duì)動(dòng)態(tài)振動(dòng)、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到傳動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種參數(shù)和圖譜（包括加速度峭度、均方根值、幅值譜、功率譜、譜密度、倒頻譜、包絡(luò)譜等），實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)設(shè)備的軸承、齒輪、轉(zhuǎn)軸等關(guān)鍵部件進(jìn)行精確的故障分析與診斷。

球磨機(jī)的測(cè)點(diǎn)布置為電機(jī)2個(gè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)端和風(fēng)扇端各1個(gè)、小齒輪兩側(cè)軸承各1個(gè)、每個(gè)主軸承2個(gè)（監(jiān)測(cè)振動(dòng)位移和振動(dòng)速度，采用高靈敏度的有線傳感器）。

3 球磨機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方案統(tǒng)計(jì)

球磨機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方案統(tǒng)計(jì)見表1。

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從表1可以看出，整個(gè)系統(tǒng)共需無線振動(dòng)溫度采集器102只，有線振動(dòng)傳感器52只，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端9臺(tái)，有線振動(dòng)數(shù)據(jù)采集終端4臺(tái)。其中無線振動(dòng)溫度采集器和有線振動(dòng)傳感器帶有強(qiáng)磁底座，可直接吸附到設(shè)備測(cè)點(diǎn)位置表面，不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的改造，安裝方便、快捷、牢固；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端和有線振動(dòng)溫度采集終端則就近安裝在墻面上，采用膨脹螺栓固定。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端通過無線通訊方式采集無線振動(dòng)溫度采集器的數(shù)據(jù)信號(hào)；有線振動(dòng)溫度采集器則需要將有線振動(dòng)傳感器接線至終端箱內(nèi)，接受數(shù)據(jù)信號(hào)，二者都需要外接電源線和網(wǎng)線，通過網(wǎng)線或者光纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜胤?wù)器。信號(hào)傳輸采集見圖1。

綜上所述，振動(dòng)傳感器采用強(qiáng)磁底座吸附到設(shè)備表面，安裝方便、快捷，除部分有線傳感器需要布線外，其余無線傳感器采用無線信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，節(jié)省了人力、物力、時(shí)間；終端箱采用膨脹螺栓固定，安裝方便簡(jiǎn)單；數(shù)據(jù)上傳只需要通過一根網(wǎng)線或光纜上傳至本地服務(wù)器，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。所以，在可行性方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4 效益分析

在線故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)彌補(bǔ)了自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控死角，在某些程度上替代人員點(diǎn)巡檢，可將故障隱患消除在萌芽狀態(tài)，保障了機(jī)電設(shè)備的安全、高效、健康運(yùn)行。系統(tǒng)可以對(duì)礦山設(shè)備關(guān)鍵部位已發(fā)生或即將發(fā)生的故障進(jìn)行診斷、預(yù)警，對(duì)設(shè)備的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并提供給客戶，達(dá)到故障的精準(zhǔn)預(yù)判，預(yù)知并避免故障的擴(kuò)大，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，有助于對(duì)設(shè)備狀況及時(shí)了解、及時(shí)維護(hù)，保障設(shè)備的安全運(yùn)行，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

5 結(jié)論

隨著數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，特別是5G時(shí)代的到來，使設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)具備了現(xiàn)場(chǎng)采集、遠(yuǎn)程傳輸、實(shí)時(shí)分析的條件。智能化的數(shù)據(jù)采集、分析、診斷系統(tǒng)能對(duì)礦山設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)設(shè)備管理提供最合理的意見，在設(shè)備管理上具有劃時(shí)代的意義。