智能點檢傳感器在電機上的應(yīng)用研究

肖大釗

（廣東省粵電集團有限公司珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519050）

1 行業(yè)資訊

2016 年，ABB 在漢諾威展上推出一款高科技的電機智能傳感器，命名為ABB AbilityTM Smart sensor，得到了全球工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，該傳感器顛覆性的創(chuàng)新理念得到了廣泛的認(rèn)可。2017 年6 月，ABB 在中國杭州的ABB 電力和自動化客戶日上推向中國市場。

2 設(shè)備維修理念的變化

現(xiàn)代設(shè)備維修管理理念發(fā)生著深刻的變化，從早期的被動維修，到預(yù)防性維修，到基于設(shè)備實際運行狀態(tài)的預(yù)測性維修，經(jīng)歷了三個主要階段。

被動檢修，又稱事后維修，是基于有故障才維修的方式，屬于非計劃性維修，造成的停產(chǎn)損失較大。

預(yù)防性維修是根據(jù)生產(chǎn)計劃和經(jīng)驗，按規(guī)定的時間間隔進行停機檢查、解體、更換零部件，以預(yù)防損壞、繼發(fā)性毀壞及生產(chǎn)損失，也就是目前所普遍采用的計劃維修或定期維修，如大、中、小修等。

預(yù)測性維修通過在設(shè)備上加裝設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（“CMS”Condition Monitoring System）與物聯(lián)網(wǎng)（IOT Internet of Things）技術(shù)結(jié)合對運行狀態(tài)進行在線實時或準(zhǔn)實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集；基于云端服務(wù)的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析展示和預(yù)警報警和設(shè)備管理及報告；對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析，實現(xiàn)故障專業(yè)診斷、零部件壽命預(yù)測，優(yōu)化維修資源和零部件庫存，從而降低設(shè)備全壽命周期的運行成本，實現(xiàn)智能運維。

3 應(yīng)用特點

監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器嵌入了多種分析算法能對原始數(shù)據(jù)進行濾波清洗等預(yù)處理，并實現(xiàn)故障的預(yù)警報警，通過高性能4G 無線網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備狀態(tài)信息傳輸至云端平臺，進行展示和精密故障診斷。預(yù)測性維修集設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、壽命預(yù)測、維修決策支持和維修活動于一體，既避免了維修不足，也避免了過度維修，是一種新興的維修方式，也是國內(nèi)外設(shè)備維修管理的最高境界。

在線實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)無線上云，云端智能預(yù)警、后臺專家診斷，整個系統(tǒng)可實現(xiàn)即插即用快速部署。該系統(tǒng)和服務(wù)可提高設(shè)備利用率36%，減少運維費用35%，可廣泛使用在電力、化工、水務(wù)、冶金、環(huán)保等諸多行業(yè)中。

4 研究與探索

4.1 早期發(fā)布產(chǎn)品的功能性和兼容性

該產(chǎn)品可以兼容外形尺寸在140-449（NEMA）和160-450（IEC）、支持直接起動（DOL）聯(lián)網(wǎng)和連續(xù)負(fù)荷（S1）的標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵散熱筋型異步電機。該解決方案通過智能手機將數(shù)據(jù)從傳感器傳輸至互聯(lián)網(wǎng)。監(jiān)測參數(shù)包括表面溫度、軸承狀態(tài)和整體震動，即將發(fā)布將兼容更多類型的電機、DOL 間歇運行以及VFD（變頻器）控制的電機。監(jiān)測的參數(shù)范圍也將在階段性基礎(chǔ)上得到擴大，以覆蓋上述列表。傳感器和互聯(lián)網(wǎng)之間的自動化數(shù)據(jù)通信將采用專用網(wǎng)關(guān)，以消除定期使用智能手機傳輸數(shù)據(jù)，進而收集數(shù)據(jù)的需求。

4.2 熱點及工作流程（圖1）

傳感器安裝在電機的散熱筋外殼，通過手機的App 或者無線網(wǎng)關(guān)搜集傳感器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在ABB 的云端安全服務(wù)器進行快速分析，立即將結(jié)果顯示在手機的App 里和電腦網(wǎng)頁上（手機和傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)信息傳送距離在12 米范圍內(nèi)）。

圖1

4.3 經(jīng)濟和社會效益分析

通過本項目的實施，不僅有良好的經(jīng)濟效益，還有顯著的社會效益。

（1）首先實現(xiàn)了傳統(tǒng)企業(yè)的智能化升級，建立了核心設(shè)備的在線監(jiān)測體系，實現(xiàn)了工業(yè)大數(shù)據(jù)的核心價值，符合現(xiàn)代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展理念。

（2）減少了對能源的浪費，非計劃停機往往造成整個生產(chǎn)線被迫重復(fù)生產(chǎn)，浪費原材料和能源。

（3）提升了工業(yè)企業(yè)的運營效率，監(jiān)測大數(shù)據(jù)的獲得，使得企業(yè)對核心設(shè)備狀態(tài)及時掌握，有計劃安排維修資源進行設(shè)備檢修，變被動為主動，進而提升了企業(yè)的競爭力。

4.4 實際應(yīng)用成果

珠海電廠是粵電集團旗下的大型發(fā)電公司位于珠海市金灣區(qū)南水鎮(zhèn)臨港工業(yè)區(qū)，東距珠海市區(qū)50 公里，廠區(qū)占地面積115 萬平方米。珠海發(fā)電廠是中外合作興建的大型火力發(fā)電廠，是國家“九五”計劃的重點項目之一。2000 年4 月3 日第一臺機組投入商業(yè)運行，第二臺機組于2001 年2 月5日投入商業(yè)運行。2004 年11 月1#、2#機組脫硫工程也順利開工建設(shè)，2006 年10 月投入運行。

現(xiàn)場使用的電機等旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備都是在百臺以上，設(shè)備的故障損耗大、人員巡檢難度強度高，綜合成本太大。作為有著先進的管理理念，及技術(shù)力量的電廠；對于智能化管理及系統(tǒng)設(shè)備智能化監(jiān)測的管理更為重視；ABB 于2017 年12 月為珠海電廠安裝了一臺ABB 電機智能監(jiān)測裝置，通過實際運行和數(shù)據(jù)比對，深深地取得了珠海電廠的認(rèn)可，因此，珠海電廠采購了14 臺智能傳感器用于脫硫段的部分電機上。

珠海電廠脫硫段14 臺電機智能監(jiān)測裝置就像給電機戴了健康腕表，對電機運行和健康數(shù)據(jù)進行定期和精確地監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)通過智能手機發(fā)送到安全的云端服務(wù)器。隨后，通過專業(yè)的算法對數(shù)據(jù)進行計算分析，分析結(jié)果被推送到智能手機終端或?qū)Ｏ砥脚_。智能監(jiān)測裝置在反饋出來的信息和專用的檢測設(shè)備儀器，幾乎是一樣的。信息反饋的數(shù)據(jù)與計劃性的停機對設(shè)備進行檢查維修中發(fā)現(xiàn)的問題和智能監(jiān)測裝置完全一致。

在實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)問題提醒及時計劃新的停機處理：

10 月9 日～15 日，脫硫段2-1#/2-3#氧化風(fēng)機電機軸承摩擦振動較大、電機不對中；檢測裝置給出告警信號；現(xiàn)場檢修人員及時計劃停電，對其進行檢修、維護，加油潤滑、調(diào)整對中，使其恢復(fù)正常。

圖2

5 發(fā)展趨勢

目前，絕大多數(shù)工業(yè)的機組狀態(tài)主要依靠人工定期巡檢來進行，實時性差，無法有效地監(jiān)測內(nèi)部缺陷，不能早期發(fā)現(xiàn)故障趨勢而及時采取預(yù)防措施。鑒于其重要性，如何提高設(shè)備的可利用率，減少故障損失，是制造企業(yè)面臨直的挑戰(zhàn)。

智能化監(jiān)測技術(shù)的目的就是提供基于先進無線傳輸技術(shù)的在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)多機組的集中監(jiān)測，對故障及時實現(xiàn)預(yù)警和報警，并通過精密診斷服務(wù)實現(xiàn)精準(zhǔn)故障定位和壽命預(yù)測，從而達(dá)到精益運維、經(jīng)效雙盈的目標(biāo)。

智能化監(jiān)測技術(shù)就是未來監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向,制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動計劃,推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合。智能化監(jiān)測技術(shù)建立在互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,賦予結(jié)構(gòu)物以感知,積累大量數(shù)據(jù)并加以分析,找出行業(yè)的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律,一可以規(guī)避風(fēng)險,二可以為設(shè)計人員提供參考數(shù)據(jù)。智能化監(jiān)測技術(shù)涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù),隨著這些技術(shù)的發(fā)展,智能化監(jiān)測技術(shù)的未來更加光明，也是行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。