如何做好高炉设备远程监控与故障诊断的工作

如何做好高炉设备远程监控与故障诊断的工作

摘要：下文主要结合笔者的多年工作实践经验，针对高炉设备中的皮带传送设备的常见故障进行了阐述，并选定了系统的监测范围及测点布置，设计了系统的软件结构，从而实现了应用远程监测技术对高炉皮带传送设备的故障诊断与状态监测。

关键词：结构；检测；功能；监控；诊断

1.高炉主皮带传动设备远程监测诊断系统的结构

1）皮带传动设备监测系统的拓扑结构

高炉皮带传动设备远程监测系统由监测单元与状态数据库服务器构成，由分布式监测单位站点辐射到各个测点，通过网络把分布站的数据集中到设备状态数据库，利用统一的软件进行状态监测和趋势分析。系统拓扑结构如图1所示。

2）软件结构

远程监测及故障分析软件是设备在线监测系统的灵魂，leadmeasure设备运行状态监测平台同时提供设备信息管理功能、零部件特征频率自动计算、特征率自动搜索、多游标等辅助工具。利用信号分析模块进行设备的故障诊断，指导企业对设备进行预知维修。lead measure软件在网络环境中运行，支持多客户端访问数据采集服务器，系统架构如下：

①数据层。驱动a/d卡完成工业信号（振动、噪声、压力、转速等）的数字化转换，对信号进行自动规则化保存和分类以供分析，对超标工业信号进行振动指标和物理指标报警处理，对采集的动态

信号不进行数据库存储，规格化后文件方式存储。

②业务层。不包含信号处理服务，完成数据格式转换和传输。采用（application serving简称a/s架构）部署模式，实现状态监测与分析软件集中部署在低带宽网络环境下的远程快速访问。应用数据同步软件synchronizer将存储的信号文件发布到intranet 上。

③表现层。信号分析故障诊断平台，将业务逻辑完成放到本地，软件低耦合，接口规范化，易于网上升级与扩展。包括时域分析工具、频域分析工具及专家系统。

2.系统的监测范围

1）皮带设备的常见故障及检测方法

①皮带跑偏。主要表现为两种现象：空载不跑偏、带料跑偏；带载运行时始终跑偏。前者主要原因为皮带落料点不在皮带的中心位置上，可通过整改落料点的方法来解决。后者可以在在线运行时视皮带跑偏情况调节各调心托辊和滚筒来解决。以上可以通过皮带跑偏的检测方法发现故障隐患。②异常噪声。主要表现为皮带机运行时其驱动装置、驱动滚筒和改向滚筒及托辊组在不正常时会发出异常的噪声。可通过振动监测的方法发现故障隐患部位。③托辊严重偏心时的噪声。主要表现为皮带运输机运行时托辊常会发生异常噪声，并伴有周期性的振动。可通过振动监测的方法发现故障隐患部位。④联轴器两轴不同心。主要表现为在驱动装置的高速端电机与减速机之间的联轴器或带制动轮的联轴器处发出的异常噪声，这种

噪声伴有与电机转动频率相同的振动。可采用振动监测的方式发现这种隐患。发现这种故障时，要及时检查联轴器及弹性块，避免减速机输入轴的断裂。⑤改向轮与驱动滚筒的异常噪声。主要表现为改向轮与驱动滚筒正常工作时噪声很小，发生异常噪声时一般是轴承损坏，或是润滑不到位，导致轴承锈蚀损坏，轴承座处发出咯咯响声，轴承损坏时会伴有振动增大、温度升高的表征。可通过振动监测和温度监测的方法及时发现轴承故障。⑥减速机的异响。主要原因为润滑不到位导致齿轮、轴承磨损，应立即检查加油，磨损严重需及时安排更换。可通过对各相应的供油点的压力检测方法及时发现故障。⑦减速机的断轴。减速机断轴一般发生在减速机高速轴上。常见原因有两种：设计强度不够或高速轴不同心。可采用振动监测的方式发现设备隐患。在不同心时，会在频谱图上反映出基频异常。发现故障后，在检修时应仔细调整其位置，保证两轴同心。

⑧电机启动电流偏大。常见原因为皮带负荷较大或各电机负载分布不均匀。由于高炉主皮带通常都为多台电机同时驱动，启动方式通常为液力耦合器传动调速，当几台液力耦合器是否同步启动会导致皮带损坏，从而影响高炉皮带的使用寿命。如果同步启动，皮带受力点会均匀分布，启动平稳。如果液力耦合器不同步，则皮带的受力点分布不均，导致局部受力过大，从而可能出现起泡等现象，甚至撕伤皮带，导致高炉长时间停产检修。可以通过检查各液力偶合器是否完好或根据油位的高低来判断故障点。现场通过转速检测的方法来发现耦合器不同步的故障。

2）测点布置

根据高炉皮带设备的常见故障及维护经验，主要监测改向轮轴承座的温度及振动信号、减速机输入端的振动信号及机壳温度信号。通过分析振动及温度信号的变化趋势，了解设备的运行状态。测点分布情况如图2、3所示。

3.系统的功能

1）实时信号采集、处理及管理功能

针对实际情况可对采集的频率、样本点数进行设置，按设定的时间进行数据采集而无须用户干预，对信号记录自动更新滚动，24h 不间断在线运行。监测数据包括振动波形、电机电流、布料器温度等故障特征数据。监测机组实时数据的同时，保留设备状态的趋势、历史数据，供机组专业管理和诊断人员深入分析机组运行状态。2）信号分析功能

通过信号分析功能了解设备的运行状态与发生故障的原因，以便及时采取处理措施。

①简易诊断分析。峰值、均值、均方根值、脉冲指标、峭度指标；

②精密诊断分析。时域波形分析、频谱分析、倒谱分析、历史数据与当前数据的比较分析等多种分析功能；③图形功能。为进行各种分析比较，系统提供丰富的图形显示功能，可以进行单幅显示、双幅显示、四幅显示、x方向的放大缩小、y方向的放大缩小、目标输入峰值打印、图形和拷贝等多种图形功能。

3）趋势分析功能

信号趋势分析功能能对设备的各项数据进行趋势分析，通过预测设备可能发生故障的时间，以便根据情况安排检修。在这里用彩色曲线表示过去的实测数据，趋势分析还包含工况条件筛选功能，可选择相关条件作为趋势参量。软件界面通过功能菜单支持各工作窗之间多重显示（层叠、均布），以提供更大信息量。

4）系统数据管理功能

①在线监测数据的档案管理功能。在线监测数据采用分钟数据（每3min采一组样，共保留最近120h数据）、小时数据（共保留最近3500个的数据）、日数据（共保留最近3500个的数据）。档案管理功能包括对这些数据进行显示、打印。档案转存（用作相对基准比较数据文件或作为设备从装机运行到检修整个周期的档案数据保留，作为历史数据以便于今后进行比较分析）。②系统文件管理功能。档案数据可以较好地反映设备的运行状态，但进行设备的故障分析时，需要对一些反映设备运行状态的时域波形、频谱图等数据进行文件管理。系统具有很强的数据文件管理功能，可以将所有分析结果及时域波形进行存贮。③参数文件管理功能。参数文件是系统进行自动控制和系统数据进行自动转换和校准的重要数据文件。可以通过修改它来实现系统的数据自动转换和较准。但任意修改它是很危险的，会导致系统的意外错误，因此应对它进行严格的管理。

4.结语

综上所述，应用设备状态监测系统对设备进行连续监测，利用网