状态监测与故障诊断系统在4300mm宽厚板生产线中的应用

兰波

摘 要：本文主要描述了状态监测与故障诊断系统在宽厚板生产线的助燃风机与主电机的温度及润滑系统上的应用，通过对温度、润滑等参数的监控，达到提前发现问题并进行预知维修的目的，为解决故障提供了必要的技术支持，节约了大量的时间和维修成本。

关键词：状态监测；故障诊断；预知维修

对于企业来说，安全生产和无故障运行是非常重要的，实现不间断的安全运营。确切了解设备所处的状态，可预知性的了解机器的突发故障、磨损状况并进行寿命预测，使企业可以提前预知机器可能产生的各种情况，预先作好准备，以达到合理安排生产和计划、减少设备非计划停机、降低维护成本以更好的应对市场不断变化的需求。

因此在设备的良好运行阶段就应该开始对生产线上的设备进行实时在线监测或离线监测。

概况

宽厚板生产线的助燃风机共4台，分别为两座加热炉吹风，风机风量为46000Nm3/h，风压是12000Pa，风机电机采用额定电压为10kV额定功率为315kW，额定转速的1450r/min的交流电机。每台电机的控制方式为高压断路器直接启动，工频恒速运行。

主轧机由四辊可逆粗轧机、立辊轧机、精轧机组成，粗轧机电机额定功率为7200kW ，立辊轧机电机额定功率为1200kW，精轧机电机额定功率为9000kW，整个控制系统采用ABB 中压传动ACS6000交-直-交控制，传动系统直接挂在35kV供电网络中。

1.现状

助燃风机和主电机的运行状态跟轧制产品的质量有重要关系，是宽厚板生产线最为核心的设备。助燃风机运行状态直接决定了加热炉的风量供应，主电机的运行状态决定了产品的质量。助燃风机在设计初期没有任何可以监控电机运行状态的检测元件，而主电机在设计初期只有电机定子温度、进风口、出风口温度、冷却水流量检测等信号的监控，对于主电机的轴瓦温度、稀油站的准备情况、主机的允许合闸信号等相关参数没有进行监控。

由于宽厚板生产线主机就达6台套，而主机使用的油库有4台套，稀油站6台套，而每一台套即使每2小时只点检记录4组数据，每个班次下来其工作量很大，并且对于数据的整理与处理依靠人工进行也很困难。并且不同的点检人员对每一次的测试位置都带有比较大的随意性，因而其记录的各种参数也失去了可比性。

2.状态监测系统的必要性

对宽厚板生产线来说，其中任何一台主电机发生的问题都会影响整条生产线的运行，由此引发的设备检修与重新开机都会大大影响宽厚板的直接经济效益和良好形象，损失比较惨重，因此在设备的良好运行阶段就应该开始对生产线上的设备进行实时在线监测。

对宽厚板生产线实施状态监测后，可以达到以下目标：

2.1实现预知维修：通过对设备状态的分析，可以帮助确定合理的维修时机和维修方案，能促进维修制度由事故维修、定期维修向预知维修的转变，避免不必要的停机，从而提高设备的综合效率，大大节约维护费用。

2.2为事故分析、快速判断故障提供科学的根据：通过完整的数据记录和有效的信号分析方法，在事故发生后为事故分析提供有力的证据，能够减少判断故障的时间，最大限度地减少因故障停机造成的损失。

2.3发现早期故障：许多故障的发生都有一个从轻到重的发展过程。通过趋势分析和对异常信号的分析，能够早期发现设备的潜在故障，以利于及时采取预防措施，延长设备的使用寿命。

3.技术优化方案

3.1主电机

主电机轴瓦温度信号主要通过现场PT100采集，因为两个主机润滑站L2（粗轧上下辊轴瓦稀油润滑站）和L5（精轧上下辊轴瓦稀油潤滑站）参与生产控制，已配备了2套西门子S7 300 PLC，这2套S7 300 PLC各自独立，并无联系。将PT100采集的温度信号传送至L2和L5的PLC站的模拟量扩展模块，通过西门子PLC软件STEP 7对监控S7300 PLC与主机润滑站2套S7 300 PLC重新硬件组态，配置网络，把S7 300 PLC的信号通过Profibus-Dp传输到值班室内的后台监控电脑上。通过编程，把2个润滑站各个信号的状态发送到各自S7 300PLC硬件配置中，然后通过以太网把信号发送到监控微机，用西门子监控组态软件WinCC V6.0形成人性化、友好的人机界面，便于监控的监控画面，报警画面，制作历史曲线方便查找历史数据。

3.2助燃风机的温度监测

在每台助燃风机电机内的绕组分别安装两只PT100，进行监测绕组温度，并且在负荷侧和非负荷侧安装PT100进行两侧轴承温度的监测，并在现场安装四只温度表进行实时温度显示。

4.应用效果

实施在线状态监测和分析系统，可以获得巨大的经济效益和社会效益。大型旋转机组状态在线监测及预测技术，对保证安全生产以及对设备实行预知维护具有十分重要的意义。

4.1在线实时检测和人工智能分析可以确切了解机械设备当前的工作状态，并可预测机械设备的发展趋势，实现了从传统的预防维护上升到预知维护。

4.2对旋转机械状态进行在线监测及预测可以有效地避免意外事故，消除续发损坏，节约大量维护费用；由于减少维修次数，从而增加设备正常运转时间，提高设备利用率，缩减维修 备件的库存及库存时间。

4.3通过监测机械设备的振动、温度等物理量的变化，及时掌握设备的工作状态，从而指导设备工程师对设备运行的状态“心中有数”，做到故障提前发现、及时维修，“防患于未然”。最大程度上提高了设备运行的可靠性，给企业带来了极大的经济效益和社会效益。

5.结论

在系统运行一段时间后必须对电机内部的定子、转子绕组进行检测，并对电机固定螺栓进行周期检查。从而及时发现运行隐患，判断故障点，预防大的设备事故的发生。因此，投入主机故障诊断专家系统，对保证安全生产以及对设备实行预知维护具有十分重要的意义，达到了改造的预期目的。实际运行情况证明主机在线状态监测和故障诊断系统创新的设计思路，有效地解决了宽厚板主要电机的监测数据较少，如出现问题不能提前和及时发现。具有示范和带动作用，有较好的应用前景和推广价值。