設備振動診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

張斌　譚建宇

摘要：通過設備振動進行預測性診斷，不但能對點檢無法發(fā)現(xiàn)的故障進行判斷，還能對故障的發(fā)展趨勢進行跟蹤，從而實現(xiàn)對故障早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早處理，從而最終降低維修成本。本文主要從在線與離線兩種振動診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行闡述以達到預測性故障診斷。

關(guān)鍵詞：振動診斷；預測性；離線；在線

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）04-0160-01

1 背景

經(jīng)歷了早期的被動維修，也就是所謂的事后維修，目前，鋼鐵企業(yè)普遍實行了點檢定修制。通過點檢人員每天對設備的巡檢，使用五感來發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)的問題以及存在的隱患，制定檢修計劃，并在下次檢修過程中進行處理。而對于無法發(fā)現(xiàn)問題的設備只能根據(jù)自身經(jīng)驗或是其固定失效周期來進行拆撿或是更換，這就是所謂的預防性維修。

點檢定修制雖然解決了部分設備問題，但也存在一些弊端。例如無法確認設備是否真正存在問題，只能按經(jīng)驗周期檢修，因此導致了良好的設備被“維修”，浪費大量的維修成本；每次定修只是解決了定修前所產(chǎn)生的設備問題，而在兩次定修期間出現(xiàn)的故障依舊會發(fā)生，因而導致不必要的停機時間；并且通過點檢能夠發(fā)現(xiàn)的設備問題基本已經(jīng)屬于發(fā)展到比較嚴重的地步，用簡單的維護方法很難將其恢復到最佳狀態(tài)。

通過預測性維修技術(shù)，卻可以提早發(fā)現(xiàn)設備故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早診斷，早處理，將設備故障消滅在萌芽之中。預測性診斷技術(shù)包括對溫度、壓力、流量、油液以及運行設備的振動進行分析，而其中振動診斷是最為重要的一環(huán)。

2 需求分析

設備振動診斷技術(shù)主要可以分為在線和離線兩種形式。在線檢測技術(shù)可以快速確定設備故障原因、發(fā)生的部位，并為運行及維護人員提供有效的維修建議，但投資大，只能監(jiān)控納入系統(tǒng)的監(jiān)測點。離線檢測投資小，覆蓋面廣，但是受人員的技能和經(jīng)驗水平影響較大。合理地對設備進行離線和在線分配，不但能夠最大限度地覆蓋監(jiān)控設備范圍，并且能夠達到經(jīng)濟效益最大化。

唐鋼根據(jù)自身情況，首先對1580熱軋線和高強汽車板的酸軋、鍍鋅、連退線的重點設備安裝了在線監(jiān)測系統(tǒng)，而其余設備則采用離線檢測的方式進行狀態(tài)評估，并分別為在線和離線設備分別開發(fā)了振動檢測系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的設計

3.1 在線檢測系統(tǒng)

對于四條產(chǎn)線的重點設備采取在線檢測。首先在設備的檢測位置安裝振動傳感器，機旁安裝采集柜和信號采集模塊。通過信號線將傳感器的振動信號傳輸給采集模塊，采集模塊經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)通過光纜傳輸給振動分析評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)對每個設備進行數(shù)據(jù)編程，以便能夠?qū)⑸傻男盘栠M行分析，并通過事先設置好的預警和報警值來評估設備的運行狀態(tài)。當振動幅值超過警戒線時，該系統(tǒng)會自動生成一份評估報告。報告中將與設備故障相關(guān)的頻譜和時域圖以及相關(guān)的輔助參數(shù)集成在報告里，并隨即發(fā)送給與之匹配的設備狀態(tài)發(fā)布平臺。該平臺在線顯示每個設備的運行狀態(tài)，并通過不同顏色反應出每個設備的優(yōu)劣情況。設備檢測人員通過該平臺能夠?qū)υ诰€檢測設備的運行狀態(tài)一目了然，并能隨時對產(chǎn)生的設備故障進行分析及處理。

3.2 離線檢測系統(tǒng)

對于離線的設備，根據(jù)其產(chǎn)線是否裝有在線檢測系統(tǒng)分為兩類。

一類是裝有在線檢測系統(tǒng)的產(chǎn)線，檢測人員對這類設備進行統(tǒng)計，并開發(fā)同樣的診斷分析評估系統(tǒng)。檢測人員對離線設備的采集位置進行標記，并定期通過離線檢測設備對這類離線設備進行數(shù)據(jù)采集，同時通過局域網(wǎng)傳輸給該系統(tǒng)。系統(tǒng)自動對數(shù)據(jù)進行分析，最終將診斷結(jié)果發(fā)布到設備狀態(tài)發(fā)布平臺上。對設備采集位置進行標記的主要作用一是便于定期采集過程中的尋找，另一方面，隨著采集次數(shù)的不斷增多，檢測人員能夠有效地通過診斷報告來比較設備的長期狀態(tài)變化。通過將同一產(chǎn)線的在線與離線設備運行狀態(tài)發(fā)布在同一平臺，能夠更好地達到對整條產(chǎn)線的設備狀態(tài)進行整體管控。

另一類是對于沒有在線檢測設備的產(chǎn)線。這類設備涉及范圍比較廣，并不需要特意定期去進行數(shù)據(jù)采集和分析。檢測人員會根據(jù)點檢現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的設備問題所反饋的意見信息，對指定設備進行離線數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳至單機版振動處理系統(tǒng)中。該系統(tǒng)只能將離線設備采集的數(shù)據(jù)進行處理，生成相應的頻譜和時域圖，剩下的則是由檢測人員對生成的頻譜和時域圖進行分析，最終出示一份設備診斷報告，為檢修人員提供設備檢修的指導意見。在這期間，檢測人員需要收集該設備的各項參數(shù)，并事先將設備的各種故障頻率值計算出來，以便在分析頻譜過程中能夠確認具體引起設備振動的原因在哪里。

4 結(jié)語

通過振動診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)預測性維修，不但能夠及時掌握設備的運行狀態(tài)，最大限度地降低事故的發(fā)生，最重要的意義是由此降低了維修成本，提高了設備的有效性。因為在典型的制造企業(yè)，減少10%的維修成本等同于增加40%的銷售收益。更何況預測性維修的潛力還遠遠不止于此，在減少故障停機、減少維修時間、減少備件庫存、延長維修間隔方面也同樣具備較大的潛力，即使只是取得了這些收益的一部分，也將是以成百上千萬元計算。

參考文獻

[1]易良榘.簡易振動診斷現(xiàn)場實用技術(shù).機械工業(yè)出版社，2003.

[2]楊國安.機械振動基礎(chǔ).中國石化出版社，2012.