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    科技新進展:興澄特鋼設備故障預警與健康管理APP

    發布時間:2022/01/25

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    一、研究的背景與問題

    興澄特鋼一軋鋼分廠的軋機等主體設備都需要電力、液壓、潤滑、冷卻等幾大支持性系統來提供運行保障,這幾大系統中的任何一個出現狀態異常均可能造成生產設備的突然停機或損傷。設備在線實時診斷系統未使用前主要依靠人工排班、定期點巡檢或停機檢修的方式,來進行設備的日常保障服務工作。一方面人員投入大,而且人為判斷存在很強的主觀因素,容易造成漏檢誤判;另一方面,人為按期巡檢存在一定的時效滯后性,無法及時發現和解決故障隱患,防患于未然。定期停機檢修又浪費生產時間,影響生產作業率。分廠放眼世界前沿,組織多次技術研討會,大膽提出在軋鋼區域主體設備中推行智能點檢系統改造,通過建立一套有效的設備在線監管平臺,來代替大部分日常的人工點巡檢,讓設備實時處在系統的自動監管之下,不管是顯性的故障隱患還是隱性的性能下降,都可以通過系統數據分析來及時發現。

    二、解決問題的思路與技術方案

    興澄特鋼一軋鋼分廠成立以分廠廠長牽頭組成自主開發的攻關小組,攻關組成員現場采集負責添加智能點檢區域數據,繪制平臺網絡圖,搭建一級、三級和智能點檢網絡體系,并依據網絡圖,建立數據傳輸接口,實現數據間互通。為確保智能點檢的準確性,攻關組成員增設了系統運行故障診斷功能,實現自動識別故障數據、智能點檢采集故障,并最終自動報警反饋到客戶端。同時,相關人員只需在手機APP,就能查詢到該系統的點檢信息和報警標準。

    項目主要圍繞主軋線主體設備設計,監測的設備范圍包括:軋機、加熱爐汽包、變壓器、潤滑站、液壓站。保留延伸擴展其他類型設備的能力。系統平臺設計范圍需滿足上述設備關鍵狀態參數的實時采集、數據存儲、數據分析展示、異常告警與處理、設備的日常維保和健康管理等,以及為實現監測而進行的部分現場儀表的升級改造,傳感裝置和數據采集設備的安裝。

     1系統應用架構圖

        為避免新敷設大量信號電纜,現場數據采集使用NB-IoT無線方式。液壓站、潤滑站的油溫傳感器、壓力傳感器、液位傳感器及泵啟停、堵塞信號可通過模擬量采集模塊接入采集箱;變壓器母排溫度通過熱成像進行監測、變壓器站內散熱器溫度通過接觸測溫監測、站房環境溫濕度通過專用采集器接入采集箱。信號通過NB-IoT將數據傳至中心端的在線診斷平臺,做數據解析和存儲。軋機已有監測系統、汽包的 PLC 控制系統均通過隔離進行連接采集后上傳至在線診斷平臺。從而實現對變壓器的溫控監測,液壓潤滑站的壓力、液位、油溫監測,軋機的溫度、軸承、齒輪箱等運行狀態監測,并在此基礎之上實現對各類設備的故障建模、預警與診斷。

    目前系統已接入22臺軋機、3個汽包站、25臺變壓器、11個液壓站、5個潤滑站系統,整套系統形成347個故障診斷模型。

     2 總覽圖

     3 產線3D

     4 軋機界面

     5 變壓器界面

    三、主要創新性成果

    1、在物聯網通訊層面,現場創新的采用了NB-IoT的方式實現了在封閉環境下的可靠數據采集與通訊;

    2、融合了瑞典西馬力SPM軋機溫度振動在線診斷系統,無縫對接的同時實現了多終端分析顯示;

    3、平臺融合了振動和工況(溫度、壓力、液位等)等診斷技術,在SPM的基礎之上實現了更多元的故障模型建模和計算,提升了一軋鋼關鍵設備的故障感知能力和運行可靠性的管理能力;

    4、平臺通過三維動態建模展示技術,實現了從工廠到系統再到設備可視化監測和報警,提升了監測效率和報警精準度;

    5、該系統上線運行3個月以來,實現了設備運行狀況實時傳送,具備設備運行趨勢查詢、報警查詢、客戶端發布等功能。截至目前,該系統已完成對1427個區域的信號采集,點檢效率提高44.7%,設備故障時間減少32.6%。

    四、應用情況與效果

    1、設備診斷與設備管控流程深度融合。在使用設備在線診斷系統前,設備點檢需要依靠人力進行周期性的檢查,變壓器區域因高壓危險無法點檢,只能在長時間檢修時停電檢查,提前更換備件?,F在通過設備在線診斷系統,點檢員可以實時查看變壓器溫度和油位,系統也會及時給點檢員手機發送報警信息。一旦出現故障預警,點檢員可以在檢修時及時處理。減少了不必要的檢查和備件更換,延長了設備使用壽命。 

    6 趨勢查看

    2、數據驅動企業設備管理決策能力提升。在設備故障預警與健康管理APP上線使用后,有一次點檢員收到手機APP報警信息,發現15#軋機減速箱有在線振動數據值高的警告信息,經過半小時觀察發現振動在持續增高,依據模型算法,實訓數據參數已達到模型高風險預警范圍,于是分廠立即停機對故障展開了排查,發現是由于軋機機芯的軸承保持架有裂紋導致轉動不平衡,進而導致軋機減速箱在線“振動數據值高”報警。后通過更換新的備用軋機生產恢復了正常,這樣就在很短時間內便處理了該故障。如果還是通過以往常規的人工點檢巡查是很難及時準確的發現判斷該故障的,若未及時發現該軋機減速箱在線“振動數據”異常,那么該軋機減速機就有可能在生產過程中突然損壞,由此造成的設備搶修就可能導致主軋線停產至少22小時以上。

    7 軋機減速箱故障圖

    3、移動推送提升故障感知能力。通過移動推送提升設備故障現場感知能力,手機端報警推送、組態查詢、趨勢查看,無地域限值的設備信息跟蹤捕獲;

    8 報警推送及組態展示

    “設備故障預警與健康管理APP”應用,為一軋鋼分廠設備穩定運行創造了可靠的條件,同時也標志著興澄特鋼一軋鋼分廠設備管理智能化水平邁上了新的臺階!

     

    信息來源:中信特鋼興澄特鋼公司

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