狀態監測與故障診斷系統在4300mm寬厚板生產線中的應用

蘭波

摘 要：本文主要描述了狀態監測與故障診斷系統在寬厚板生產線的助燃風機與主電機的溫度及潤滑系統上的應用，通過對溫度、潤滑等參數的監控，達到提前發現問題并進行預知維修的目的，為解決故障提供了必要的技術支持，節約了大量的時間和維修成本。

關鍵詞：狀態監測；故障診斷；預知維修

對于企業來說，安全生產和無故障運行是非常重要的，實現不間斷的安全運營。確切了解設備所處的狀態，可預知性的了解機器的突發故障、磨損狀況并進行壽命預測，使企業可以提前預知機器可能產生的各種情況，預先作好準備，以達到合理安排生產和計劃、減少設備非計劃停機、降低維護成本以更好的應對市場不斷變化的需求。

因此在設備的良好運行階段就應該開始對生產線上的設備進行實時在線監測或離線監測。

概況

寬厚板生產線的助燃風機共4臺，分別為兩座加熱爐吹風，風機風量為46000Nm3/h，風壓是12000Pa，風機電機采用額定電壓為10kV額定功率為315kW，額定轉速的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，整個控制系統采用ABB 中壓傳動ACS6000交-直-交控制，傳動系統直接掛在35kV供電網絡中。

1.現狀

助燃風機和主電機的運行狀態跟軋制產品的質量有重要關系，是寬厚板生產線最為核心的設備。助燃風機運行狀態直接決定了加熱爐的風量供應，主電機的運行狀態決定了產品的質量。助燃風機在設計初期沒有任何可以監控電機運行狀態的檢測元件，而主電機在設計初期只有電機定子溫度、進風口、出風口溫度、冷卻水流量檢測等信號的監控，對于主電機的軸瓦溫度、稀油站的準備情況、主機的允許合閘信號等相關參數沒有進行監控。

由于寬厚板生產線主機就達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組數據，每個班次下來其工作量很大，并且對于數據的整理與處理依靠人工進行也很困難。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也失去了可比性。

2.狀態監測系統的必要性

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

對寬厚板生產線實施狀態監測后，可以達到以下目標：

2.1實現預知維修：通過對設備狀態的分析，可以幫助確定合理的維修時機和維修方案，能促進維修制度由事故維修、定期維修向預知維修的轉變，避免不必要的停機，從而提高設備的綜合效率，大大節約維護費用。

2.2為事故分析、快速判斷故障提供科學的根據：通過完整的數據記錄和有效的信號分析方法，在事故發生后為事故分析提供有力的證據，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發現早期故障：許多故障的發生都有一個從輕到重的發展過程。通過趨勢分析和對異常信號的分析，能夠早期發現設備的潛在故障，以利于及時采取預防措施，延長設備的使用壽命。

3.技術優化方案

3.1主電機

主電機軸瓦溫度信號主要通過現場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對監控S7300 PLC與主機潤滑站2套S7 300 PLC重新硬件組態，配置網絡，把S7 300 PLC的信號通過Profibus-Dp傳輸到值班室內的后臺監控電腦上。通過編程，把2個潤滑站各個信號的狀態發送到各自S7 300PLC硬件配置中，然后通過以太網把信號發送到監控微機，用西門子監控組態軟件WinCC V6.0形成人性化、友好的人機界面，便于監控的監控畫面，報警畫面，制作歷史曲線方便查找歷史數據。

3.2助燃風機的溫度監測

在每臺助燃風機電機內的繞組分別安裝兩只PT100，進行監測繞組溫度，并且在負荷側和非負荷側安裝PT100進行兩側軸承溫度的監測，并在現場安裝四只溫度表進行實時溫度顯示。

4.應用效果

實施在線狀態監測和分析系統，可以獲得巨大的經濟效益和社會效益。大型旋轉機組狀態在線監測及預測技術，對保證安全生產以及對設備實行預知維護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備當前的工作狀態，并可預測機械設備的發展趨勢，實現了從傳統的預防維護上升到預知維護。

4.2對旋轉機械狀態進行在線監測及預測可以有效地避免意外事故，消除續發損壞，節約大量維護費用；由于減少維修次數，從而增加設備正常運轉時間，提高設備利用率，縮減維修 備件的庫存及庫存時間。

4.3通過監測機械設備的振動、溫度等物理量的變化，及時掌握設備的工作狀態，從而指導設備工程師對設備運行的狀態“心中有數”，做到故障提前發現、及時維修，“防患于未然”。最大程度上提高了設備運行的可靠性，給企業帶來了極大的經濟效益和社會效益。

5.結論

在系統運行一段時間后必須對電機內部的定子、轉子繞組進行檢測，并對電機固定螺栓進行周期檢查。從而及時發現運行隱患，判斷故障點，預防大的設備事故的發生。因此，投入主機故障診斷專家系統，對保證安全生產以及對設備實行預知維護具有十分重要的意義，達到了改造的預期目的。實際運行情況證明主機在線狀態監測和故障診斷系統創新的設計思路，有效地解決了寬厚板主要電機的監測數據較少，如出現問題不能提前和及時發現。具有示范和帶動作用，有較好的應用前景和推廣價值。