狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在4300mm寬厚板生產(chǎn)線中的應(yīng)用

蘭波

摘 要：本文主要描述了狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在寬厚板生產(chǎn)線的助燃風(fēng)機與主電機的溫度及潤滑系統(tǒng)上的應(yīng)用，通過對溫度、潤滑等參數(shù)的監(jiān)控，達(dá)到提前發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行預(yù)知維修的目的，為解決故障提供了必要的技術(shù)支持，節(jié)約了大量的時間和維修成本。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；預(yù)知維修

對于企業(yè)來說，安全生產(chǎn)和無故障運行是非常重要的，實現(xiàn)不間斷的安全運營。確切了解設(shè)備所處的狀態(tài)，可預(yù)知性的了解機器的突發(fā)故障、磨損狀況并進(jìn)行壽命預(yù)測，使企業(yè)可以提前預(yù)知機器可能產(chǎn)生的各種情況，預(yù)先作好準(zhǔn)備，以達(dá)到合理安排生產(chǎn)和計劃、減少設(shè)備非計劃停機、降低維護(hù)成本以更好的應(yīng)對市場不斷變化的需求。

因此在設(shè)備的良好運行階段就應(yīng)該開始對生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行實時在線監(jiān)測或離線監(jiān)測。

概況

寬厚板生產(chǎn)線的助燃風(fēng)機共4臺，分別為兩座加熱爐吹風(fēng)，風(fēng)機風(fēng)量為46000Nm3/h，風(fēng)壓是12000Pa，風(fēng)機電機采用額定電壓為10kV額定功率為315kW，額定轉(zhuǎn)速的1450r/min的交流電機。每臺電機的控制方式為高壓斷路器直接啟動，工頻恒速運行。

主軋機由四輥可逆粗軋機、立輥軋機、精軋機組成，粗軋機電機額定功率為7200kW ，立輥軋機電機額定功率為1200kW，精軋機電機額定功率為9000kW，整個控制系統(tǒng)采用ABB 中壓傳動ACS6000交-直-交控制，傳動系統(tǒng)直接掛在35kV供電網(wǎng)絡(luò)中。

1.現(xiàn)狀

助燃風(fēng)機和主電機的運行狀態(tài)跟軋制產(chǎn)品的質(zhì)量有重要關(guān)系，是寬厚板生產(chǎn)線最為核心的設(shè)備。助燃風(fēng)機運行狀態(tài)直接決定了加熱爐的風(fēng)量供應(yīng)，主電機的運行狀態(tài)決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。助燃風(fēng)機在設(shè)計初期沒有任何可以監(jiān)控電機運行狀態(tài)的檢測元件，而主電機在設(shè)計初期只有電機定子溫度、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口溫度、冷卻水流量檢測等信號的監(jiān)控，對于主電機的軸瓦溫度、稀油站的準(zhǔn)備情況、主機的允許合閘信號等相關(guān)參數(shù)沒有進(jìn)行監(jiān)控。

由于寬厚板生產(chǎn)線主機就達(dá)6臺套，而主機使用的油庫有4臺套，稀油站6臺套，而每一臺套即使每2小時只點檢記錄4組數(shù)據(jù)，每個班次下來其工作量很大，并且對于數(shù)據(jù)的整理與處理依靠人工進(jìn)行也很困難。并且不同的點檢人員對每一次的測試位置都帶有比較大的隨意性，因而其記錄的各種參數(shù)也失去了可比性。

2.狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的必要性

對寬厚板生產(chǎn)線來說，其中任何一臺主電機發(fā)生的問題都會影響整條生產(chǎn)線的運行，由此引發(fā)的設(shè)備檢修與重新開機都會大大影響寬厚板的直接經(jīng)濟(jì)效益和良好形象，損失比較慘重，因此在設(shè)備的良好運行階段就應(yīng)該開始對生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行實時在線監(jiān)測。

對寬厚板生產(chǎn)線實施狀態(tài)監(jiān)測后，可以達(dá)到以下目標(biāo)：

2.1實現(xiàn)預(yù)知維修：通過對設(shè)備狀態(tài)的分析，可以幫助確定合理的維修時機和維修方案，能促進(jìn)維修制度由事故維修、定期維修向預(yù)知維修的轉(zhuǎn)變，避免不必要的停機，從而提高設(shè)備的綜合效率，大大節(jié)約維護(hù)費用。

2.2為事故分析、快速判斷故障提供科學(xué)的根據(jù)：通過完整的數(shù)據(jù)記錄和有效的信號分析方法，在事故發(fā)生后為事故分析提供有力的證據(jù)，能夠減少判斷故障的時間，最大限度地減少因故障停機造成的損失。

2.3發(fā)現(xiàn)早期故障：許多故障的發(fā)生都有一個從輕到重的發(fā)展過程。通過趨勢分析和對異常信號的分析，能夠早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，以利于及時采取預(yù)防措施，延長設(shè)備的使用壽命。

3.技術(shù)優(yōu)化方案

3.1主電機

主電機軸瓦溫度信號主要通過現(xiàn)場PT100采集，因為兩個主機潤滑站L2（粗軋上下輥軸瓦稀油潤滑站）和L5（精軋上下輥軸瓦稀油潤滑站）參與生產(chǎn)控制，已配備了2套西門子S7 300 PLC，這2套S7 300 PLC各自獨立，并無聯(lián)系。將PT100采集的溫度信號傳送至L2和L5的PLC站的模擬量擴展模塊，通過西門子PLC軟件STEP 7對監(jiān)控S7300 PLC與主機潤滑站2套S7 300 PLC重新硬件組態(tài)，配置網(wǎng)絡(luò)，把S7 300 PLC的信號通過Profibus-Dp傳輸?shù)街蛋嗍覂?nèi)的后臺監(jiān)控電腦上。通過編程，把2個潤滑站各個信號的狀態(tài)發(fā)送到各自S7 300PLC硬件配置中，然后通過以太網(wǎng)把信號發(fā)送到監(jiān)控微機，用西門子監(jiān)控組態(tài)軟件WinCC V6.0形成人性化、友好的人機界面，便于監(jiān)控的監(jiān)控畫面，報警畫面，制作歷史曲線方便查找歷史數(shù)據(jù)。

3.2助燃風(fēng)機的溫度監(jiān)測

在每臺助燃風(fēng)機電機內(nèi)的繞組分別安裝兩只PT100，進(jìn)行監(jiān)測繞組溫度，并且在負(fù)荷側(cè)和非負(fù)荷側(cè)安裝PT100進(jìn)行兩側(cè)軸承溫度的監(jiān)測，并在現(xiàn)場安裝四只溫度表進(jìn)行實時溫度顯示。

4.應(yīng)用效果

實施在線狀態(tài)監(jiān)測和分析系統(tǒng)，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。大型旋轉(zhuǎn)機組狀態(tài)在線監(jiān)測及預(yù)測技術(shù)，對保證安全生產(chǎn)以及對設(shè)備實行預(yù)知維護(hù)具有十分重要的意義。

4.1在線實時檢測和人工智能分析可以確切了解機械設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)，并可預(yù)測機械設(shè)備的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的預(yù)防維護(hù)上升到預(yù)知維護(hù)。

4.2對旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測及預(yù)測可以有效地避免意外事故，消除續(xù)發(fā)損壞，節(jié)約大量維護(hù)費用；由于減少維修次數(shù)，從而增加設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時間，提高設(shè)備利用率，縮減維修 備件的庫存及庫存時間。

4.3通過監(jiān)測機械設(shè)備的振動、溫度等物理量的變化，及時掌握設(shè)備的工作狀態(tài)，從而指導(dǎo)設(shè)備工程師對設(shè)備運行的狀態(tài)“心中有數(shù)”，做到故障提前發(fā)現(xiàn)、及時維修，“防患于未然”。最大程度上提高了設(shè)備運行的可靠性，給企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5.結(jié)論

在系統(tǒng)運行一段時間后必須對電機內(nèi)部的定子、轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行檢測，并對電機固定螺栓進(jìn)行周期檢查。從而及時發(fā)現(xiàn)運行隱患，判斷故障點，預(yù)防大的設(shè)備事故的發(fā)生。因此，投入主機故障診斷專家系統(tǒng)，對保證安全生產(chǎn)以及對設(shè)備實行預(yù)知維護(hù)具有十分重要的意義，達(dá)到了改造的預(yù)期目的。實際運行情況證明主機在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)創(chuàng)新的設(shè)計思路，有效地解決了寬厚板主要電機的監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，如出現(xiàn)問題不能提前和及時發(fā)現(xiàn)。具有示范和帶動作用，有較好的應(yīng)用前景和推廣價值。