鋼鐵企業智能化點檢系統研究與應用

彭 程

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

0 引言

20世紀80年代，設備點檢制由工業先進國家引入中國，得到廣泛應用。最早實行點檢制度的鋼鐵企業是寶鋼，通過幾十年的點檢管理經驗積累，寶鋼已形成成熟的點檢制度及管理體系，體系中核心內容已廣泛被國內鋼鐵企業借鑒。

隨著信息技術不斷發展，智能化概念逐漸滲透到各行各業。近年來智能化點檢技術在國內鋼鐵企業的發展如同雨后春筍，各類新型智能化點檢技術衍生的產品（如在線監測、手機點檢、大數據分析系統等）廣泛應用在鋼鐵企業。目前，從事鋼鐵企業智能點檢的專業公司主要分為智能化點檢平臺軟件開發和智能化點檢硬件產品技術研究兩類。大部分鋼鐵企業目前的點檢系統只是應用其中部分軟件和硬件產品，缺乏系統性的研究和規劃。

山東石橫特鋼集團有限公司在已應用的智能點檢技術基礎上，從2017年開始對國內多家鋼鐵企業和智能點檢專業公司進行考察調研。結合多家單位的技術特長，通過不斷研究和摸索，最終實現多種點檢數據在智能化點檢系統的集成，通過點檢大數據分析，全面掌握設備運行狀態。

1 石橫特鋼集團有限公司設備及點檢管理情況

石橫特鋼集團有限公司是一家綜合性鋼鐵聯合企業，主要生產車間有原料場、燒結車間、高爐、煉鋼車間、軋鋼車間、焦化車間、微粉車間和石灰車間等，配套水、電、煤氣、蒸汽、氧氣、壓縮空氣等能源供應系統相關的制氧車間、發電車間、供電車間等輔助車間，同時配套物流運輸系統。

鋼鐵聯合企業下的車間設備類型差異較大，專屬設備種類繁多，不同單位的點檢體制各不相同。為確保點檢系統的統一性、規范性，在原寶鋼三級點檢管理制度的基礎上對點檢管理制度進行改革優化。明確各類點檢數據的來源和如何利用點檢數據進行設備裂化分析的基本原則。對在線、離線等專業智能化點檢設備、儀器的數據傳輸方式、數據類型進行歸類統一，同時融合人工點巡檢系統，建成綜合性大數據智能化點檢系統。此外，公司的設備管理平臺為上海寶信公司開發，點檢系統通過數據的互通方式，為設備管理平臺的檢修、采購、狀態管理等管理模塊提供基礎點檢數據來源，進一步豐富了設備管理平臺的管理內容，提供了設備基礎狀態管理的依據。

2 智能化點檢系統的整體規劃

根據點檢數據的來源，分為在線點檢實時數據和人工點巡檢周期性數據兩大數據模塊。通過這兩大模塊實現各類軟、硬件產品的融合，將企業所有設備的點檢數據及記錄信息均放置在點檢平臺中，完全取代傳統紙質點檢記錄的方式，實現了各類智能化硬件產品數據的集成。將以前很多只能在現場主控室查看的設備實時運行數據傳輸至點檢平臺，并在系統平臺上以設備樹結構，清晰展現各類數據的關聯關系，解決了企業內各類點檢數據的孤島問題。

（1）在線點檢實時數據。通過現場PLC、DCS及各類在線監測設備獲取在線實時點檢數據。從PLC、DCS中獲取溫度、壓力、流程等設備運行過程中實時的關鍵指標數據；從在線監測設備中獲取專業性實時監測數據，例如，旋轉機械振動監測、潤滑油油質監測、配電柜觸點無線測溫、電機絕緣監測、高壓設備局部放電監測和水系統水質監測等。通過自動生成實時數據的報警及數據曲線，能夠及時掌握設備短期的瞬間裂化趨勢，及時采取相關措施，避免設備發生故障及設備關鍵部件的惡化。

（2）人工點巡檢周期性數據。通過手機點檢及專業離線檢測儀器獲取人工點巡檢數據。點巡檢人員通過智能手機上的APP，在設備現場掃描NFC芯片后填寫點巡檢記錄，并將記錄信息上傳至點檢系統；通過專業離線檢測儀器獲取專業性檢測數據，例如，旋轉機械離線振動檢測儀、潤滑油液分析檢測儀等。通過系統對周期性數據曲線的自動生成，并結合人工點檢的異常狀態，對設備長期的裂化趨勢進行分析，指導相關技術人員制定后續的維護及檢修計劃，確保設備運行狀態在一定檢修周期內受控。

3 智能化點檢硬件產品與軟件平臺的數據交互

圖1 點檢系統數據交互流程

（1）在線點檢數據。現場PLC、DCS及各類在線監測點檢設備通過數采器、交換機，按照OPC調用方式將數據實時傳輸給智能點檢平臺，并設置報警閾值。通過軟件平臺手機APP，將發現的實時報警信息推送給系統賬號下的相關人員，確保相關人員能夠及時獲取報警信息。

（2）人工點巡檢數據。智能手機及專業離線檢測儀器通過4G網絡、WiFi、USB等方式，將定時采集的數據及點檢記錄傳輸給智能點檢平臺，報警信息的推送方式同上。

（3）智能點檢平臺的數據還可和第三方軟件平臺進行遠程自動傳輸，并可根據第三方平臺的需求選擇性傳輸數據。目前，給上海寶信開發的設備管理平臺主要推送異常和報警數據信息，設備管理平臺接收到相關數據信息后通過人工干預的方式進行后續的檢修、備件采購、狀態管理等設備隱患消缺的閉環管理流程。點檢系統數據交互流程見圖1。

4 智能化點檢平臺功能

（1）點檢數據整合、展示、統計功能。按照公司設備樹的架構對各類點檢數據進行整合，具備相關參數、實時及周期性數據展示（包括振動數據各類波形圖譜的展示）、統計、數據曲線生成等功能，包括設備基礎信息及相關參數、測點數據、設備報警狀態記錄、設備歷史故障記錄、診斷報告等內容。同時系統支持設備監測點及相關參數的修改和無限擴展，將相關點檢標準的具體內容分類型存放至設備樹下的具體設備中，便于快速查詢，修改完善，如圖2和圖3所示。

（2）數據報警功能。根據設備類型，結合各類點檢數據制定不同的報警策略。可按照監測值分為絕對值報警（標準閾值預警）和相對值報警（自適應閾值預警），也可按照監測對象分為設備級報警和部件級報警。報警信息和人員賬號、所屬單位關聯，確保每一條報警信息準確推送至相關的崗位人員。

（3）旋轉機械故障自診斷功能。基于模糊故障診斷原理，使用當前測量的故障信號、故障診斷規則庫（專家知識庫）、大數據征兆事實庫、人工錄入故障特征進行推理，得到可能的故障排序，出具可能的故障原因。例如，轉子動不平衡故障、軸不對中故障、結構松動、摩擦、齒輪嚙合不良等，滾動軸承本體的內圈、外圈、滾子、保持架，軸承安裝過松或過緊等故障，軸心與軸承座配合不良、滑動軸承的油膜失穩故障、轉子碰摩故障、齒輪故障等，并可出具自動診斷報告，如圖4所示。

（4）手機APP功能。通過手機APP軟件可進入系統平臺，瀏覽、查看采集的數據、曲線、報警信息等內容，具備手機APP報警信息實時推送功能。根據賬號設定的設備范圍權限，對賬號設備范圍權限下的設備報警信息進行推送。

圖2 巡檢數據

（5）點巡檢實績管理功能。具備分車間、分時間段對人工點巡檢漏檢情況統計分析功能。通過查詢點巡檢實績，可以清晰獲取點檢違規信息。同時對人工點巡檢的時長進行統計，由此初步判斷采集人員的點檢質量，如圖5所示。

5 智能點檢平臺應用情況

2019年7月，智能點檢平臺投入使用。通過不斷完善和優化，目前系統已基本成熟，系統投運后點檢管理工作出現本質性的提升，主要表現在以下方面。

（1）通過報警信息的推送，設備管理人員能夠及時獲取點檢發現的異常和隱患信息，及時采取相關措施，減少設備故障的發生。特別是在線數據的報警，使得相關技術人員在趕赴設備現場前已清楚了解設備存在的異常，減少現場詢問操作人員相關信息的時間，可以高效處理設備隱患。

（2）通過各類在線、離線專業設備及儀器采集的數據，對專業性檢測方法獲取的精密點檢數據進行綜合分析，實現設備潛在隱患的預判，減少設備故障率。特別是旋轉機械自診斷功能，系統基于故障庫自動分析判斷出具的故障排序，為后續的檢修處理方案提供了科學依據，減少了盲目排查花費的大量檢修停機時間。

（3）通過對各類設備運行數據的曲線分析，改變了以往單一數據分析方式。通過多類數據的綜合分析，全面掌握設備裂化傾向，提供預知性維修依據。

（4）通過手機APP進行人工點巡檢，減少點巡檢人員紙制記錄的工作量。通過平臺監督功能，提升人工點巡檢工作的規范性，基本杜絕了漏檢、虛假點檢等違規現象。

圖3 在線數據

圖4 旋轉機械故障自診斷功能模板

圖5 點巡檢實績管理

6 結語

通過建立大數據智能點檢系統實現數據共享，提高點檢工作過程監督力度，規范點檢工作過程管理流程。通過點檢數據的趨勢分析和借助各類專業檢測技術，提前發現設備隱患，開展針對性的檢修消缺，使設備狀態受控，減少非計劃性故障停機時間。減少點檢人員工作量，提高工作效率。