基于網絡的在線振動監測與診斷在鋼鐵企業的應用研究

陳文禮

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063000）

要想做好一件事，必須做好準備工作。對于鋼鐵企業來說，設備是質量的根本，只有擁有優良的設備，才可以保證產品的質量。要想保證產品的質量，確保設備平穩運轉，鋼鐵企業就應當對設備進行在線監督與測量，從而提升產品質量與產品附加值，為鋼鐵企業轉型奠定基礎。基于網絡的在線振動監測與診斷能夠實現對現場設備一直以來的運行數據進行監督與測量，及時診斷出設備的早期故障，可以更好的為用戶提前維修設備提供指導作用，以便及時掌握用戶的預備設備的使用需求消息，做好設施的全壽命周期管理工作，這樣就能夠從很大程度上提升鋼鐵企業的生產速率，便于消耗成本的節省。

1 基于網絡的在線振動監測與診斷系統介紹

基于網絡的在線振動監測與診斷系統，會先利用互聯網數據采集器將安裝每一個設備中的傳感器信號收集起來，之后經過CAN網絡傳遞至工控機，統共的狀態監測和診斷均于工控機中進行。圖1為系統的結構圖。

圖1 系統結構圖

系統的硬件部分涵蓋了兩個部分，它們是振通909B多通道網絡數據采集器和工控機。系統可以與三十一個網絡采集器相連在一起。而對于網絡采集器中的標識碼來說，在對其進行確認時，主要是利用設里撥碼開關達到這一效果。數據采集器中進行傳輸時是通過CAN網絡來進行的，使用8*2通道同時對樣品進行采集。能夠收集訊息涵蓋了轉速值、加速度、位移、速度以及波形等。還能夠銜接進多類型的傳感器，好比IPC型加速計、電荷型加速計、電渦流位移傳感器以及磁電式速度傳感器等。

系統的軟件部分囊括的有設備監控軟件、數據采集軟件、數據處理中心軟件、組態監側軟件以及故障診斷專家系統等。其中，數據采集軟件的功能首要的是訂立測點的根本參數，對多類型的振值、波形以及百線譜在確定的時間進行收集。數據處理中心軟件是把其他軟件銜接于一塊的中間軟件，其首要功能為把搜集到的數據和危險值與報警值進行比照，倘若發出危機信號就會示知數據采集軟件，讓它對波形進行從頭收集，更加方便診斷時的運用，同一時期把危險信號傳輸至設備監控與組態監測軟件。設備監控軟件的首要效用是對設備中每一組件的運行狀態進行監督和測量，通過運用頻譜法可以及時找到組件的漏洞與進行中長期歷史趨勢分析等。組態監測軟件的作用主要是將顯示裝置的振值與報警情況用圖形的形式展現出來。故障診斷專家系統的主要工作是分析與診斷離線情況。故障診斷知識庫囊括了部分較為成熟的故障診斷理論，其余還可以通過工程技術人員把實際經驗傳輸到系統中，使知識庫中的內容更加豐富[2]。

2 系統架構的建立

系統架構具體見圖1，三個部分利用工業互聯網相互連接在一起。

圖2 現場監控圖

2.1 現場采集監控

現場采集監控首要包羅的部分主要有是三個，它們是設備現場的數據采集、收集裝置和一些種類的傳感器。運用有線或無線徑直將現場傳感器信息傳遞至采集站內，采集站會將所搜集到的數據進行調節與擴大，傳遞至監控房屋內，而數據的調整大部分是在服務器中開展，并可以將數據保存下來，通過監控房間中的計算機展現出來。在現場采集監控中，傳感器網絡的硬件首要包羅了設備的振動、軸承溫度與壓力等各個類型的智能傳感器，首要功效為收集現場設備的數據。

2.2 中心監控級

中心監控級涉及了WEB服務器、MOS系統服務器、數據庫服務器幾個部分。現場設備的主要參數，也就是振動、工藝量與溫度等，經過MOS系統服務器進行隨時沒有間斷地收集、監督與測量。

監測診斷級的計算機運用網絡能夠搜集全體搜集到的數據。在出現被檢測參數不正常的時候會發出警報信息，同一期間還可以驅動診斷過程來確定機組的阻礙。機組狀態數據服務器可以展現出機組運轉時候所展現的數據與歷史數據的保存、查找與管理功效，WEB服務器就是為機組局域網內的別的客戶端或遠程診斷中心供給機組啟動狀態監測與診斷服務，包羅了機組的隨時狀態數據、分析結果、相關性分析數據以及一些統計數據等。安裝使用者的需求，能夠使用短信平臺與APP等方式把設備的不正常信息，經過短信等其余方法以較快的速度傳遞到有關操作人員、管理人員以及執行人員的手機內，讓系統可以很快做出反應[3]。

2.3 遠程監測與診斷

系統運用多時間區域、多頻譜和歷史趨勢等多種專業分析用具，查找設施的振動所在。首要構成部分是遠程終端與相關專業分析用具。遠程終端應用局域網、虛擬專網VPN或互聯網把客戶端銜接至機組站局域網，完成資源一起分享。把遠程問題診斷和單位管理活動銜接在一塊，提前推測設備的發展態勢，觀察故障出現的跡象，最大程度的使維修費用降低。

3 系統優勢

系統具有多種優勢，通過總結，主要包含三個部分，具體為：第一，先進的網絡與作用是單位對網絡化設備的運轉管理根本，利用單位的局域網或辦公網，使用EMA設備監測平臺，在企業的信息中心構建數據服務器安裝運行軟件，這樣就能夠支持盡可能多的使用者，利用瀏覽器訪問裝置監測平臺就可以得到這一系統中的相關數據，從而減輕系統維護工作的強度。第二，利用監測機組的轉速、振動、軸承溫度以及軸位移等其余工藝量參數能夠保證故障預測與診斷的專業性，使用各種變量采集、統計控制的方式來分析機組不正常運行情況，可以立即找到機組的早期故障，從根本上發現故障的所在，從而制定針對性的處理措施，以便從根本上處理機組振動問題，確保機組的正常穩定運轉。同時，還能夠更好地監督與測量機組服務與工藝量，隨時分析工藝數據的變化，從而實現對機組運行參數的調節與控制，大大提升機泵的運行效率，也就可以實現節約能源的功能，還可以讓機泵達到最好的運行狀態。第三，開放性的數據平臺為一些設施管理信息化系統平臺提供數據接口，同時還可以為管理子系統提供數據支持，從而推動機組設施管理的進一步發展，保障設施生產的安全性[4]。

4 應用實例

將河南安陽鋼鐵集團第一煉軋廠作為應用案例，練軋廠引入了美國的先進的摩根8+4精軋機、減定徑機模式高速線材生產線，其具備十分高的集成化水平。在修理與管制設施的時候，僅僅使用手觸摸、噪聲和用眼睛看等最初的方式，不易全方位正確地對故障出現的原因進行分析，沒有辦法便于手持式數據采集器的應用。所以，安鋼使用了北京盛迪振通公司的一套網絡在線狀態監測與診斷系統，實現對設施的運行數據進行隨時采集與運行情況進行監督和測量，及時發現故障及其原因。

引進的在線振動監測與診斷系統是在2003年10月份應用到河南安陽鋼鐵集團的。在使用的實際場地內，統共應用了四十五個加速度傳感器。在此些加速度傳感器內，將4個L14型電荷式加速度傳感器順次安設于3600KW西門子中壓變頻電機的負荷、非負荷端，首要用在查看和測量電機兩邊軸承。并將其中的41個IPC型電壓式加速度傳感器順次設置于雙層聯合齒輪箱和4個錐箱中。1個速度傳感器的用途是測試電機的轉動速度，供給診斷需要的參數。其它，現場齒輪箱部分是1軸輸進，4軸輸出。為了迎合大范圍傳動比變化的需求，統共設置了九個離合器，九個離合器分為4組來把控，達到三十七個規格的可以變化的傳動比，這樣就在工控機上增加安裝了多路VO卡采集離合器檔位信號。上述全部信號通過數據采集器利用CAN網絡傳遞到工控機中，而狀態監督測量和診斷的工作全部在這一工控機中運行[1]。

2004年5月，組態監測軟件展示26-X測點振值顯著增大，最大的時候可以是466m/s2，同一期間設施監控軟件展現本測點加速度等效峰值、百線譜以及速度有效值早已比危險值要高很多，位移峰值已經發出危險信號。此時依據收集的的1024點波形與創建的對應設施文件，應用故障診斷專業系統來剖析，具體的幅值分析結果如圖3。4月份的幅值分析結果如圖4所示。

從圖3中可以知道，第一主峰的峰值是138m/s2。和圖4相比較知道，5月份的峰值為4月份峰值的4倍。同一期間還發現，第一主峰相應的頻率為1.89KHZ，恰好為30#錐箱弧齒錐齒輪軸的嚙合頻率，展示齒輪擁有比較大的嚙合沖擊，出現這種現象主要是齒輪軸自身的問題。因為狀態表現的非常不正常，設備員使用有效措施停止機組運行對其進行檢查，最終發現弧齒錐齒輪軸底端支撐用圓柱滾子軸承座早已發生摩擦的跡象。

圈3 5月8日幅值譜分析

圈4 4月23日幅值誰分析

5 結語

總之，設備是鋼鐵企業正常運轉的重要部分，為了實現鋼鐵企業的穩定發展，就需要保證設備的運行狀態良好，此時引進基于網絡的在線振動監測與診斷系統就顯得十分重要，充分了解該系統，從而更好地將該系統應用到實際工作中。