状态监测与故障诊断技术在冶金企业的应用.pdf

使用与维护 状态监测与故障诊断技术在冶金企业的应用 董淑恩 日照钢铁有限公 司电控 处 日照2 7 6 8 0 6 【 摘要】 在现代企业设备管理中， 对生产线重点设备运行状况的把握及管理水平直接关系到企业的经济 效益。状态监测与故障诊断技术能对设备进行全方位的数据采集， 便于设备劣化倾向管理， 实现状态维修， 避免 过修和欠修， 减少备品和人力浪费， 做到预知维修和零故障管理， 实现企业利益最大化。 【 关键词】 状态监诊架构应用存在问题 Ex pl o r a t i o n o n t h e App l i c a t i o n o f St a t us M o n i t o r i n g a nd Fa ul t Di a g n o s i s Te c hn o l o g y i n M e t a l l ur g i c a l I nd us t r y DONG S hu e n 、 E l e c t r i c c o n t r o l D i v i s i o n o f R i z h a o I r o n＆S t e e l C o ． ， L t d ． ， R i z h a o 2 7 6 8 0 6 【 A b s t r a c t ] I n th e e q u ip m e n t m a n a g e m e n t o f m o d e r n m e t a l l u r g i c a l in d u s t r y ， t h e c o n t r o l o n t h e r u n n i n g c o n d i t i o n o f t h e i mp o r t a n t e q u i p me n t o f p r o d u c t i o n l i n e a n d ma n a g i n g l e v e l a r e d i r e c t l y c o n n e c t e d w i t h t h e e c o n o mi c b e n e fi t o f e n t e r p r i s e ． Ov e r a l l d a t a a c q u i s i t i o n i S c a r r i e d o u t wi t h t h e a i d o f s t a t u s mo n i t o r i n g a n d f a u l t d i a g n o s i s t e c h n o l o g y ． As t h e r e s u l t ， i t i s c o n v e n i e n t t o i mp l e me n t d e t e rio r a t i o n t r e n d ma n a g e me n t o n e q u i p me n t ，r e a l i z e s t a t u s r e pa i rin g，a v o i d o v e r r e p a i r a n d l a c k r e pa i r ，r e d u c e t h e wa s t e o n s p a r e p a rts a n d l a b o u r ． T h e p r e d i c t i v e r e p a i ri n g a n d f a u l t f r e e ma n a g e me n t i s c a r r i e d o u t i n a r e al s e n s e ． T h e e n t e rpr i s e b e n e fi t ma x i mi z a t i o n i s r e a l i z e d ． 【 K e y w o r d s ] S t a t u s m o n i to ri n g ， c o n s t ruc t i o n ， a p p l i c a t i o n ， e x i s t i n g p r o b l e m 1 状态监诊技术 状态监诊 监测和故障诊断 技术指通过一定 的途径 了解和掌握设备的运 行状态 ， 包括利用监 测与分析仪器 在线的或离线的 ， 采用各种检测、 监视、 分析和判别方法， 对设备当前运行状态做出 评估 属于正常 、 还是异常 ， 对异常状态及时报 警 ， 并诊断出故障发生部位、 原因、 趋势， 对设备维 护提供技术支持。状态监测包括在线和离线监测 检测， 监测振动、 温度、 压力、 流量、 油质、 应力等， 其 中震 动量为常测量 。通过对监测信 号处理 、 分 析、 比对推测故障类型， 停机检查验证故障。技术 诊 断是通过仪器 、 软件分析确定设备运行状态及 故 障原因 ， 便于管理者决策。状态监诊技术可 以 检测到早期隐患， 并根据危害程度判定故障等级， 设备管理者根据故障等级提早制订防范措施 是 否需要检修特护、 采购备件等 。状态监诊技术使 维修策略 由被动变 为主动 ， 这样大大减少不 必要 的备品准备和库存 ， 减少维护成本， 避免设备过修 或欠修。 ． 40 ． 状态监测系统包括在线和离线监测， 其中在 线监测 由传感器 、 数据采集器、 服务器 、 局域网 、 监 测工作站等组成 ， 主要用于重要 的设备 如高炉鼓 风机、 主抽风机及电动机、 轧机主电动机、 减速机 等 关键部位的轴承振动值实现在线数据实时采 集。离线监测由传感器 、 仪器、 服务器等组成 ， 对 于不采用在线监测的设备 ， 利用手持式点检仪进 行规范化数据收集， 如振动、 温度、 各种抄表量／ 观 察量、 缺陷记录等， 技术人员可以根据运行状态 自 行制定其数据采集周期。 状态监测系统把在线／ 离线采集到的信号传人 服务器 ， 经服务器分析软件对信号数据处理 ， 然后 通过公司局域网把数据传人平台服务器 ， 磨润分 析和应力分析的结果经服务器把数据传人平台服 务器， 诊断专家通过客户端软件或者浏览器访问 服务器 ， 通过诊断对设备运行状态作出判 断。监 诊平 台也可 以由诊断 中心通过 i n t e r n e t 网络让服务 商进行远程监测或者提供诊断， 当检测平台出现 异常数据报警时， 远程和公司诊断专家同时进行 使用与维护 诊断 ， 把诊断结果反馈现场 ， 维护人员根据故障危 险做出维护准备。 状态监诊系统工作流程 故障一报警一诊断 反馈一验证一处理这一闭环流程， 把隐患故障 消灭在萌芽状态 见图 1 。 程技术服矧 T ⋯ 网 络 王 站 1 晤 断中 叫 I 查 皇 l 坌 堑 童室 网 振动量l l 温度量l l 压力量l l 工艺量l l 油样l l 应力 F E M、 C F D 图1 状态监诊系统 2 状态监诊技术在钢厂应用 某钢厂型钢线 自2 0 0 8 年引进 S K F的I MS 综合 维修解决方案 ， 包括可靠性维修P R M和状态监测 P D M 服务项 目以来成功预测案例 1 0 0 多项 ， 其中 重点案例包括精轧机减速机齿轮箱轴承保持架断 裂分析、 高速轴轴承损伤诊断分析。R C M的分析 设备根本失效原 因分析 中重点案例包括直流 电 动机轴承失效原因分析、 万能轧机立辊轴承窜动 原 因分析 、 B D轧机主齿轮箱二轴轴承故障原 因分 析 、 3 号冷锯接轴压盖螺栓断裂失效原因分析 、 1 号 飞剪上剪臂断裂原因等 ， 从失效原因上去分析故 障， 使类似事故可以预防， 避免再次发生。 由于状态监诊技术的应用使得之前重复发生 的故障大大减少了， 检修策略由到处救火转变为 主动预防 ， 通过技术交流和人员培训使得一批人 员技 能水平提高 ， 能够独立进行数据采集和频谱 分析。衡量状态监诊技术成功应用的指标是 1 K P I 指标一 设备故障率控制， 即非计划停机 占总停机时间比率控制 。 2 维护成本控制。 3 关键设备诊断管理等 。 企业引进状态监诊技术 目的就是通过降低非 计划停机时间， 减少对生产影响， 减少维护成本等 途径增加效益。现以这个指标分析状态监诊技术 在企业应用成效。 2 ． 1 KP I 指 标 自2 0 0 8 年引入状态监诊技术后 ， 设备故障率 整体趋势逐年减少 ， 个别月份出现故障率为0 ； 2 0 1 3 年整体和平均故障率较2 0 0 7 年大幅度减小。 状态监诊技术 的应用对设备故障率改变非常明 显， 且后续稳定， 信息参数见表 1 。 2 ． 2维护成本 维护成本的变化如表 2 所示 。 自2 0 0 9 年 以来 备件材料消耗费用逐年减少 ， 2 0 1 0年和2 0 1 1 年两 年累计节省备件成本 5 4 9 万元 ， 从侧面反映状态监 诊技术能监测设备隐患， 减少备品备件费用， 减少 企业维护成本 。 2 ． 3 关键设备诊 断 自2 0 0 8 年引进状态监诊技 术 ， 对 A类重点设 备进行状态跟踪并建立振动数据库， 对监测到异 常的设备状态以会议或报告形式反馈至管理人员 并持续跟踪。2 0 1 2 年修订了离线振动数据库， 建 立了 关键设备监控记录表 ， 状态监测数据离线 测量5 2 6 台次。2 0 1 3 年开始定期组织讨论评估关 键设备运行状态 ， 并建立 关键设备故障控制解决 方案 ， 执行 当前设备运行状态分析表 ， 状态监 测数据离线测量7 3 5 台次。在 5 年内诊断出重点 设备隐患 1 0 0 多项， 成功避免设备事故扩大化， 减 少损失。从该技术运用实效来看 ， 其效果还是令 人满意的。 3 存在 问题及改进措施 3 ． 1 状 态监测诊断 系统应用 中存在 问题 在 现场 实施这项技术的过程 中， 由于状态监 诊 系统在不 同时期建设 ， 这样产生 了不 同的状态 监诊系统服务商或者监诊系统模块 ， 实际运用存 在 以下问题 1 缺乏统一信息整合平台， 导致不同子系统 之间形成“ 信息孤岛” ， 信息无法共享。 2 在线监测系统采集信号过于单一 ， 有的仅 有振动信号， 无法准确监控故障。 3 状态监测仪器或者单元价格偏高， 导致在 线监测单元少， 离线采集多。 4 缺 乏 自己 的诊 断 团队 ， 对服 务商依 赖程 度高 。 5 缺乏远程管理， 无法通过i n t e r n e t 让远程专 家诊断或监管设备状态。 6 过于依赖状态监测而放弃E t 常点检。 7 管理层对状态监诊重视程度不够。 8 诊断技术过于单一， 仪器落后等。 一 41 使用与维护 注 为保密， 表中数据进行同等处理， 且含年度大修理备件材料费用 3 ． 2改进 建议 随着企业长远发展战略实施 ， 设备管理应积 极引进新的管理理念和新技术 ， 使之顺应公司发 展形式 ， 否则陈腐守旧必会成为企业发展瓶颈。 对于新技术的引进及应用如何能适应长远发展， 建议如下 1 提高对状态监诊技术重视程度， 通过管理 手段让大家积极重视； 让技术实际应用起来。 2 开发或购买软件平台给各子系统预留A P I 接 口， 使各子系统数据实现共享。 3 建立分厂及公司两级监测团队， 让各分厂 点检员积极参与作为第一级监测团队， 公司专业 工程师作为二级团队， 当分厂团队问题解决不了 求 助公 司团 队 ， 当两 级 团 队无 法解 决求 助远 程 专家。 4 完善状态监诊系统架构， 积极采购监诊设 备， 减少离线采集量。 e e 石 e f e ＼ 异 [ 上接第3 9 页] 谱分析方法能够准确地判断滚动轴承的损伤程度 和故障性质。上述几个典型故障频谱分析实例准 确证明了轴承的故障点以及与之相对应的频谱特 征， 避免了因轴承损坏而导致电动机转子二次破 坏 的事故 。实践证明 ， 在线监测系统为设备的 良 好运行 和维护提供 了有力的技术支撑 ， 能够充分 保证设备在生命周期内以最经济的方式运行 ， 实 一 4 2 一 5 积极培养人才， 通过专业培训或者外出学 习等形式对监诊团队人员进行培训， 提高技术水 平等。 4结束 语 状态监诊技术在冶金企业应用提高了企业设 备管理水平， 改变设备维护策略， 降低了成本， 节 省了人力、 物力 ， 有利于企业发展 ， 但仍有很多因 素制 约状态监诊技术在企业 的广泛应用 ， 这就要 求企业管理人员不断提高重视 程度 ， 建立状态监 诊平台和人才培养机制， 形成 自己技术力量， 这样 才能使状态监诊技术更好为企业服务。 参考文献 [ 1 ] 王春焱． 设备状 态监测与故障诊断技术应用研究 【 D 】 ． 昆明理 工大学， 2 0 0 9 ． 2 0 1 5 一 O 1 3 0 收稿 现了设备的预知维护。 ； e石 e 参考文献 [ 1 】 杨志伊． 设备状态监测与故障诊断． 北京 中国计划 出版 社 ． 2 0 0 6 ． [ 2 】 易良榘． 简 易振动诊 断现场使 用技术． 北京 机 械工 业 出版 社 。 2 0 0 3 ． 2 0 1 5 --0 1 --3 0 收稿