i4.0技術(shù)用于鋼鐵廠真空循環(huán)脫氣液壓系統(tǒng)

李建軍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼二廠，山西太原 030003）

0 引言

RH（Ruhrstahl&Heraeus，真空循環(huán)脫氣）處理裝置是一種用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼水二次精煉工藝裝備。其鋼包頂升液壓系統(tǒng)的正常使用直接影響鋼水處理的能力、周期，特別是鋼水的潔凈度。隨著互聯(lián)網(wǎng)+以及i4.0的逐步推廣使用，通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行少量的進(jìn)，安裝一套在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將i4.0技術(shù)應(yīng)用于RH主頂升液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程虛擬診斷。

1 方案組成及功能特點(diǎn)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來講，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、用戶界面系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等組成。由于每個(gè)液壓系統(tǒng)都有不同的組成部件，所以在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體元件組成也各不相同。從框架來看，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和虛擬現(xiàn)實(shí)診斷2部分組成。

1.1 遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)

遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要包含液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)，其具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容如表1所示。系統(tǒng)采用模塊化配置，在使用過程中可進(jìn)一步優(yōu)化及完善。

表1 遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)的具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容

通過預(yù)先安裝的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)以下功能：淤實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)和整個(gè)機(jī)器的基本狀態(tài)；于為進(jìn)行整個(gè)機(jī)器的能源消耗分析提供原始數(shù)據(jù)；盂為進(jìn)行機(jī)器設(shè)備的工業(yè)產(chǎn)量分析提供原始數(shù)據(jù)；榆確保所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、可追溯性；虞將點(diǎn)檢拓展到不易測(cè)量的位置，降低工作強(qiáng)度；愚在任意電腦或智能終端，直接通過瀏覽器訪問管理界面，直觀反映系統(tǒng)的整體狀態(tài)；輿第一時(shí)間發(fā)送報(bào)警信息至直接負(fù)責(zé)人。在線監(jiān)測(cè)與傳統(tǒng)點(diǎn)檢手段的對(duì)比如表2所示。

表2 線監(jiān)測(cè)與傳統(tǒng)點(diǎn)檢手段的不同

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)診斷

虛擬現(xiàn)實(shí)診斷主要包含遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)和系統(tǒng)健康度監(jiān)測(cè)，以遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)獲得的原始數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過預(yù)先編定的故障判斷邏輯和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可打破空間的限制，實(shí)現(xiàn)以下功能：淤在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提供互動(dòng)式故障診斷技術(shù)，從而能快速定位故障點(diǎn)，并協(xié)助客戶排除故障，降低非計(jì)劃停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)；于全方位評(píng)估系統(tǒng)狀況，預(yù)測(cè)關(guān)鍵元件的使用壽命，縮短意外停機(jī)時(shí)間，提高機(jī)器設(shè)備使用率；盂結(jié)合機(jī)器設(shè)備的使用狀態(tài)，給出合理化的維護(hù)保養(yǎng)和升級(jí)改造計(jì)劃；榆結(jié)合機(jī)器設(shè)備的能耗和產(chǎn)量情況，給出進(jìn)一步優(yōu)化的建議和意見；虞通過交互式故障診斷服務(wù)，創(chuàng)建一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息的共享平臺(tái)，用戶可隨時(shí)與富有經(jīng)驗(yàn)的專家連線，雙方同時(shí)觀察故障現(xiàn)象，共同處理。

2 方案實(shí)施

2.1 設(shè)備改進(jìn)及監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加部分傳感器（為壓力傳感器），傳感器信號(hào)連通至數(shù)據(jù)采集控制器，再通過3G/4G路由器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳（表3）：增加的傳感器為壓力傳感器，報(bào)告發(fā)送方式狀態(tài)報(bào)告，正常狀態(tài)時(shí)推送頻率為隨時(shí)查詢，報(bào)警時(shí)推送頻率為即時(shí)。

2.2 用戶界面

該用戶界面基于網(wǎng)頁技術(shù)，用戶可隨時(shí)通過電腦、平板、智能手機(jī)等終端，使用瀏覽器進(jìn)行訪問，無需下載/安裝相應(yīng)的程序。同時(shí)該系統(tǒng)支持多用戶使用，隨時(shí)隨地查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息，并通過云服務(wù)器，遠(yuǎn)程與有經(jīng)驗(yàn)的專家交流，無需在現(xiàn)場(chǎng)操作室查看畫面。

表3 在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初期的功能

2.3 應(yīng)用實(shí)例

將定期的設(shè)備點(diǎn)檢用遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)替代，通過傳感器24 h不間斷收集相關(guān)的機(jī)器狀態(tài)信息，同時(shí)通過數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)、人工智能技術(shù)預(yù)測(cè)核心元件和目標(biāo)機(jī)器的健康狀態(tài)，并用該監(jiān)測(cè)結(jié)果來指導(dǎo)后續(xù)工作，如現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整、維修故障件、更換備件、系統(tǒng)升級(jí)改造等維護(hù)保養(yǎng)工作。

以過濾系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)為例：使用遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用戶界面，點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)測(cè)寅實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可觀察整個(gè)液壓系統(tǒng)的狀況。目前過濾器狀態(tài)為28.1%，表明過濾器濾芯已經(jīng)堵塞了近30%，如果過濾芯堵塞程度進(jìn)一步加劇，綠色的狀態(tài)會(huì)變成黃色，負(fù)責(zé)人會(huì)收到微信消息推送，提醒更換該濾芯。

可見，通過遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可隨時(shí)了解濾芯狀態(tài)，根據(jù)濾芯的使用狀態(tài)來合理提報(bào)備件計(jì)劃，避免過度維護(hù)或備件積壓，同時(shí)又避免了欠維護(hù)造成的液壓系統(tǒng)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

RH真空液壓系統(tǒng)是持續(xù)不間斷運(yùn)行的，其工藝流程和特點(diǎn)決定了大部分時(shí)間液壓泵處于待機(jī)狀態(tài)，具體了解其能耗分布，可為系統(tǒng)優(yōu)化改造、提升整體能源利用率指明方向。與常規(guī)和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)相比，設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可最大程度避免非計(jì)劃性故障停機(jī)次數(shù)和時(shí)間，以最少的人工投入、最低的備件成本，最大限度提高設(shè)備生產(chǎn)率、改善能源消耗。