設備在線監診技術研究與應用

摘 要：河鋼唐鋼鋼鐵公司通過普通日常點檢制度無法達到設備故障早知道、早預報、早診斷，通過建立設備狀態監測系統，逐漸從原有的應急維修、預防性維修向預測性維修、主動性維修轉換，從而減少非計劃停機，提高生產效率。

關鍵詞：點檢；診斷；生產效率

Abstract：This article briefly discusses that Tangshan Iron and Steel Company of Hegang cannot achieve early knowledge， prediction， and diagnosis of equipment faults through ordinary daily inspection systems. By establishing an equipment status monitoring system， it gradually transitions from emergency maintenance and preventive maintenance to predictive and proactive maintenance， thereby reducing unplanned downtime and improving production efficiency.

Key words： spot check；diagnosis；production efficiency

0 前 言

國內外鋼鐵企業普遍采用的點檢定修制對保持設備功能精度，保障設備穩定運行起到了關鍵的作用，但也存在著明顯的不足，無法預防和避免兩次定修之間出現的設備事故故障。鑒于點檢定修制存在的不足，為了實現設備故障早知道、早預報、早診斷，把事故故障消滅在萌芽之中，使設備長期處于良好的運行狀態，需要建立設備狀態監測系統，逐漸從原有的應急維修、預防性維修向預測性維修、主動性維修轉換。

1 傳統點檢定修存在的問題

以河鋼唐鋼公司為例，在實際的設備運行維護工作中，實行點檢定修制存在的問題如下：

一是鋼鐵行業的轉型升級，使產品的質量在一定程度上需要依托高效率、高精度、高質量的生產設備，而只依靠人的“五感”以及工作經驗很難對設備的實際運行狀況做到精準把控；

二是實行點檢定修制需要嚴格按照預定的周期對設備進行維護，這使得部分工況良好的生產設備不得不停機，一方面不正常的壓縮了生產時間，另一方面造成了維修成本的增加；

三是遵循點檢定修制組織的設備定修，大部分項目是在定修之前已經暴露的設備問題，屬于計劃性檢修，無法預防和避免兩次定修之間出現的設備事故故障而造成的停機；

四是通過點檢發現的問題，設備的劣化趨勢已經尤為明顯，設備精度不達標和功能不投入已經對產品造成了不可逆的負面影響，同時也為設備功能精度的恢復增加了難度。

2 設備在線監診原理及步驟

設備在線監診原理就是科學合理利用生產線主控制系統設備實時信息，實現對受控設備的精密監測和健康趨勢分析，具體步驟如下：

一是對設備的數據進行采集。根據設備類型設定相應的采集周期實現24小時不間斷實時監測，主要是采集設備在運行過程中產生的振動、轉速等信號。

二是對采集數據進行處理。將采集的數據進行處理、分析，以圖形、圖表、曲線等直觀的方式在計算機屏幕上顯示；同時對相關數據進行特征參數（值）提取及分析，如同一速度范圍內趨勢分析，同一鋼種情況下的振動趨勢分析，同一轉矩范圍下的趨勢分析等。

三是根據數據處理結果輸出結論。通過編程系統能夠對同一測點連續提取特征量，不間斷的進行幅值趨勢分析，得到設備狀態評估所需數據；完成設備故障的報警、狀態監測分析和診斷。實現重點設備和易損設備的實時監測。

3 在線監診開展總體思路

計劃在公司內構建設備在線監診系統，系統由設備在線監診公共控制平臺和設備在線振動監測、關鍵介質在線監測、關鍵站室在線監測、設備非振動監測四個監測模塊組合而成。監診平臺能夠為點檢提供多維度、自動上傳、實時更新的狀態監控數據。監控數據包括：設備振動數據，振動數據能與產線工藝參數相匹配，實現分工況分狀態識別振動；油質、水質、燒結漏風量實時指標數據；關鍵站室溫濕度實時數據；輥道電機運行實時數據；鑄造起重機鋼絲繩監測數據等。通過對以上各監測模塊數據的采集，設備在線監測公共控制平臺對采集的數據進行集中處理，針對設備運行情況給出最準確的診斷結果，供設備管理人員參考和使用。

4 應用實例

4.1 唐鋼公司F3精軋減速機高速軸輸出端軸承保持架斷裂

精軋機F3（圖1為測點布置）在線監測系統上線至2021年4月14日之前振動無異常（圖2），總值及保持架峰值較低（圖3），2021年4月14日包絡值出現沖擊峰值，調試期間會有進鋼或拋鋼引起沖擊存在，按照軸承損傷數據分析，投產運行時間不長的大型軸承保持架即使保持架有沖擊，一般也不會在短期內完全失效，因此需要一至兩天內確認軸承故障，為避免誤報警，需要繼續跟蹤觀察確認是否軸承故障， 4月14日下午，減速機高速軸輸出端測點4位置，振動沖擊再次明顯出現（圖4），頻譜中明顯出現軸承保持架故障特征頻率（圖5），直至15日振動總值持續時間超過24小時。15日上午9點，打開高速軸輸出端悶蓋檢查發現軸承保持架斷裂。

現場拆檢軸承（圖6），發現軸承保持架斷裂，為保證生產，剔除斷裂的保持架關閉軸承端蓋軸承繼續運行。15日下午6點，軸承備件到貨， F3軋機空過，更換軸承。

4.2 熱軋2050稀油潤滑監測

公司熱軋2050軋線油膜軸承進水問題頻發。當油膜軸承進水后，油品發生乳化，嚴重時會使油品發生變質，直接導致油品黏度降低，使設備建立油膜的條件變得十分苛刻。由于水的侵入，導致局部缺少潤滑，造成了軸承轉動過程中的磨損加劇，軸承隨時會出現損壞的風險。若不及時處理，將會直接影響軋機的正常運轉。但由于油站系統同時為多架軋機設備供油，個別軸承進水后，通過系統循環，會造成整個潤滑系統含水，使得判斷設備進水部位變得非常困難。

經過多方論證和實地考察，在粗軋、精軋軋機油膜軸承回油管路進行數字化的升級改造，安裝了10個含水傳感器測點，建立了一套油膜軸承系統油品含水在線監測系統，通過實時反饋數據，加強對油膜軸承在使用過程中進水的監測，解決了油膜軸承進水定位困難、進水趨勢無數據支撐等問題，實現了預期的效果。

由圖7的監測畫面中可以看出，熱軋2050粗軋R2潤滑系統回油管路中含水量偏高，已超過2%的上限，出現紅色報警；其余監測點顯示含水量正常。在線監測系統能夠對稀油含水情況進行實時監測，并對進水部位進行精準定位。

圖8中，R2稀油進水點處理后，查看含水率降為0，數值準確，為維保人員提供了數據支撐。當系統監測到軋機油膜軸承含水量超標時，該系統后臺會立即給出紅色報警信號，保證油品含水檢測及時率達到100%，收到報警的點檢員會馬上與生產組織人員進行“會診”，排查處理進水點，大幅提升設備綜合效率。

5 結 論

1）設計、開發和構建設備在線監診系統，增加了系統中監診的功能，系統能夠自動診斷采集到的數據，系統診斷與人為診斷相比較，診斷結果更加可靠、準確。

2）當設備運行狀況出現異常時，監診系統能夠根據實際情況提出設備維護維修建議，保障生產設備的高效、高水平運轉。

3）能夠將公司產品的生產技術指標控制要求轉化為控制要點錄入到監診系統內，當影響產品質量的設備功能不投入或精度不達標時，能夠第一時間做出反饋。

4）在線監診功能有效地判定設備實時運行狀態，避免了檢修定修制帶來的不必要停機與備件的更換，設備運行效率大幅提升，降低了設備維護費用；

5）通過對重點產線、重點設備實施的在線監診技術，有效避免了惡性事故的發生，保障了產線的穩定生產。

參考文獻

[1] 張俊杰.黃正毓設備點檢工程[M].北京：冶金工業出版社，1992.

[2] 李葆文.全面生產維護-從理念到實踐[M].北京：冶金工業出版社，2000.

作者：張春濤，女，39歲，工程師

收稿日期：2024-03-28