設(shè)備在線監(jiān)診技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：河鋼唐鋼鋼鐵公司通過普通日常點(diǎn)檢制度無法達(dá)到設(shè)備故障早知道、早預(yù)報(bào)、早診斷，通過建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，逐漸從原有的應(yīng)急維修、預(yù)防性維修向預(yù)測(cè)性維修、主動(dòng)性維修轉(zhuǎn)換，從而減少非計(jì)劃停機(jī)，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)檢；診斷；生產(chǎn)效率

Abstract：This article briefly discusses that Tangshan Iron and Steel Company of Hegang cannot achieve early knowledge， prediction， and diagnosis of equipment faults through ordinary daily inspection systems. By establishing an equipment status monitoring system， it gradually transitions from emergency maintenance and preventive maintenance to predictive and proactive maintenance， thereby reducing unplanned downtime and improving production efficiency.

Key words： spot check；diagnosis；production efficiency

0 前 言

國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)普遍采用的點(diǎn)檢定修制對(duì)保持設(shè)備功能精度，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行起到了關(guān)鍵的作用，但也存在著明顯的不足，無法預(yù)防和避免兩次定修之間出現(xiàn)的設(shè)備事故故障。鑒于點(diǎn)檢定修制存在的不足，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障早知道、早預(yù)報(bào)、早診斷，把事故故障消滅在萌芽之中，使設(shè)備長(zhǎng)期處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，需要建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，逐漸從原有的應(yīng)急維修、預(yù)防性維修向預(yù)測(cè)性維修、主動(dòng)性維修轉(zhuǎn)換。

1 傳統(tǒng)點(diǎn)檢定修存在的問題

以河鋼唐鋼公司為例，在實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作中，實(shí)行點(diǎn)檢定修制存在的問題如下：

一是鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，使產(chǎn)品的質(zhì)量在一定程度上需要依托高效率、高精度、高質(zhì)量的生產(chǎn)設(shè)備，而只依靠人的“五感”以及工作經(jīng)驗(yàn)很難對(duì)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況做到精準(zhǔn)把控；

二是實(shí)行點(diǎn)檢定修制需要嚴(yán)格按照預(yù)定的周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，這使得部分工況良好的生產(chǎn)設(shè)備不得不停機(jī)，一方面不正常的壓縮了生產(chǎn)時(shí)間，另一方面造成了維修成本的增加；

三是遵循點(diǎn)檢定修制組織的設(shè)備定修，大部分項(xiàng)目是在定修之前已經(jīng)暴露的設(shè)備問題，屬于計(jì)劃性檢修，無法預(yù)防和避免兩次定修之間出現(xiàn)的設(shè)備事故故障而造成的停機(jī)；

四是通過點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)備的劣化趨勢(shì)已經(jīng)尤為明顯，設(shè)備精度不達(dá)標(biāo)和功能不投入已經(jīng)對(duì)產(chǎn)品造成了不可逆的負(fù)面影響，同時(shí)也為設(shè)備功能精度的恢復(fù)增加了難度。

2 設(shè)備在線監(jiān)診原理及步驟

設(shè)備在線監(jiān)診原理就是科學(xué)合理利用生產(chǎn)線主控制系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)受控設(shè)備的精密監(jiān)測(cè)和健康趨勢(shì)分析，具體步驟如下：

一是對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。根據(jù)設(shè)備類型設(shè)定相應(yīng)的采集周期實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要是采集設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等信號(hào)。

二是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，以圖形、圖表、曲線等直觀的方式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示；同時(shí)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征參數(shù)（值）提取及分析，如同一速度范圍內(nèi)趨勢(shì)分析，同一鋼種情況下的振動(dòng)趨勢(shì)分析，同一轉(zhuǎn)矩范圍下的趨勢(shì)分析等。

三是根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出結(jié)論。通過編程系統(tǒng)能夠?qū)ν粶y(cè)點(diǎn)連續(xù)提取特征量，不間斷的進(jìn)行幅值趨勢(shì)分析，得到設(shè)備狀態(tài)評(píng)估所需數(shù)據(jù)；完成設(shè)備故障的報(bào)警、狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析和診斷。實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)設(shè)備和易損設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 在線監(jiān)診開展總體思路

計(jì)劃在公司內(nèi)構(gòu)建設(shè)備在線監(jiān)診系統(tǒng)，系統(tǒng)由設(shè)備在線監(jiān)診公共控制平臺(tái)和設(shè)備在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵介質(zhì)在線監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵站室在線監(jiān)測(cè)、設(shè)備非振動(dòng)監(jiān)測(cè)四個(gè)監(jiān)測(cè)模塊組合而成。監(jiān)診平臺(tái)能夠?yàn)辄c(diǎn)檢提供多維度、自動(dòng)上傳、實(shí)時(shí)更新的狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括：設(shè)備振動(dòng)數(shù)據(jù)，振動(dòng)數(shù)據(jù)能與產(chǎn)線工藝參數(shù)相匹配，實(shí)現(xiàn)分工況分狀態(tài)識(shí)別振動(dòng)；油質(zhì)、水質(zhì)、燒結(jié)漏風(fēng)量實(shí)時(shí)指標(biāo)數(shù)據(jù)；關(guān)鍵站室溫濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；輥道電機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；鑄造起重機(jī)鋼絲繩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。通過對(duì)以上各監(jiān)測(cè)模塊數(shù)據(jù)的采集，設(shè)備在線監(jiān)測(cè)公共控制平臺(tái)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況給出最準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，供設(shè)備管理人員參考和使用。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 唐鋼公司F3精軋減速機(jī)高速軸輸出端軸承保持架斷裂

精軋機(jī)F3（圖1為測(cè)點(diǎn)布置）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上線至2021年4月14日之前振動(dòng)無異常（圖2），總值及保持架峰值較低（圖3），2021年4月14日包絡(luò)值出現(xiàn)沖擊峰值，調(diào)試期間會(huì)有進(jìn)鋼或拋鋼引起沖擊存在，按照軸承損傷數(shù)據(jù)分析，投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)的大型軸承保持架即使保持架有沖擊，一般也不會(huì)在短期內(nèi)完全失效，因此需要一至兩天內(nèi)確認(rèn)軸承故障，為避免誤報(bào)警，需要繼續(xù)跟蹤觀察確認(rèn)是否軸承故障， 4月14日下午，減速機(jī)高速軸輸出端測(cè)點(diǎn)4位置，振動(dòng)沖擊再次明顯出現(xiàn)（圖4），頻譜中明顯出現(xiàn)軸承保持架故障特征頻率（圖5），直至15日振動(dòng)總值持續(xù)時(shí)間超過24小時(shí)。15日上午9點(diǎn)，打開高速軸輸出端悶蓋檢查發(fā)現(xiàn)軸承保持架斷裂。

現(xiàn)場(chǎng)拆檢軸承（圖6），發(fā)現(xiàn)軸承保持架斷裂，為保證生產(chǎn)，剔除斷裂的保持架關(guān)閉軸承端蓋軸承繼續(xù)運(yùn)行。15日下午6點(diǎn)，軸承備件到貨， F3軋機(jī)空過，更換軸承。

4.2 熱軋2050稀油潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)

公司熱軋2050軋線油膜軸承進(jìn)水問題頻發(fā)。當(dāng)油膜軸承進(jìn)水后，油品發(fā)生乳化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使油品發(fā)生變質(zhì)，直接導(dǎo)致油品黏度降低，使設(shè)備建立油膜的條件變得十分苛刻。由于水的侵入，導(dǎo)致局部缺少潤(rùn)滑，造成了軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的磨損加劇，軸承隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。若不及時(shí)處理，將會(huì)直接影響軋機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于油站系統(tǒng)同時(shí)為多架軋機(jī)設(shè)備供油，個(gè)別軸承進(jìn)水后，通過系統(tǒng)循環(huán)，會(huì)造成整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)含水，使得判斷設(shè)備進(jìn)水部位變得非常困難。

經(jīng)過多方論證和實(shí)地考察，在粗軋、精軋軋機(jī)油膜軸承回油管路進(jìn)行數(shù)字化的升級(jí)改造，安裝了10個(gè)含水傳感器測(cè)點(diǎn)，建立了一套油膜軸承系統(tǒng)油品含水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)，加強(qiáng)對(duì)油膜軸承在使用過程中進(jìn)水的監(jiān)測(cè)，解決了油膜軸承進(jìn)水定位困難、進(jìn)水趨勢(shì)無數(shù)據(jù)支撐等問題，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。

由圖7的監(jiān)測(cè)畫面中可以看出，熱軋2050粗軋R2潤(rùn)滑系統(tǒng)回油管路中含水量偏高，已超過2%的上限，出現(xiàn)紅色報(bào)警；其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)顯示含水量正常。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ο∮秃闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)進(jìn)水部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

圖8中，R2稀油進(jìn)水點(diǎn)處理后，查看含水率降為0，數(shù)值準(zhǔn)確，為維保人員提供了數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到軋機(jī)油膜軸承含水量超標(biāo)時(shí)，該系統(tǒng)后臺(tái)會(huì)立即給出紅色報(bào)警信號(hào)，保證油品含水檢測(cè)及時(shí)率達(dá)到100%，收到報(bào)警的點(diǎn)檢員會(huì)馬上與生產(chǎn)組織人員進(jìn)行“會(huì)診”，排查處理進(jìn)水點(diǎn)，大幅提升設(shè)備綜合效率。

5 結(jié) 論

1）設(shè)計(jì)、開發(fā)和構(gòu)建設(shè)備在線監(jiān)診系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)中監(jiān)診的功能，系統(tǒng)能夠自動(dòng)診斷采集到的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)診斷與人為診斷相比較，診斷結(jié)果更加可靠、準(zhǔn)確。

2）當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀況出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)診系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際情況提出設(shè)備維護(hù)維修建議，保障生產(chǎn)設(shè)備的高效、高水平運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）能夠?qū)⒐井a(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)控制要求轉(zhuǎn)化為控制要點(diǎn)錄入到監(jiān)診系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)影響產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備功能不投入或精度不達(dá)標(biāo)時(shí)，能夠第一時(shí)間做出反饋。

4）在線監(jiān)診功能有效地判定設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，避免了檢修定修制帶來的不必要停機(jī)與備件的更換，設(shè)備運(yùn)行效率大幅提升，降低了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用；

5）通過對(duì)重點(diǎn)產(chǎn)線、重點(diǎn)設(shè)備實(shí)施的在線監(jiān)診技術(shù)，有效避免了惡性事故的發(fā)生，保障了產(chǎn)線的穩(wěn)定生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張俊杰.黃正毓設(shè)備點(diǎn)檢工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

[2] 李葆文.全面生產(chǎn)維護(hù)-從理念到實(shí)踐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

作者：張春濤，女，39歲，工程師

收稿日期：2024-03-28