在线监测系统在大型辊磨中的应用

马会来，赵剑波，陈智峰，李静，秦景平

在线监测系统在大型辊磨中的应用

马会来，赵剑波，陈智峰，李静，秦景平

本文详细介绍了在线监测系统应用的国内外背景及开发过程，论述了TRMTRM型辊磨配备的在线监测系统的技术特点，并简单介绍了在线监测系统在TRMTRM型辊磨中的工作原理，通过对广西防城港源盛有限公司大型辊磨在线监测系统使用情况的介绍，分析并阐述了在线监测系统在实际工况下的使用效果。

辊磨；在线监测

1 概述

状态监测技术是指对设备（部件、零件）的某些特征参数（如转速、振动值等）进行测试，并根据所得测定值与规定的正常值来作比较以判断设备的工作状态是正常或异常（存在故障）。设备故障诊断技术则不仅要对机器设备的状态是否正常作出判断，更重要的是对机器故障的原因、部位及严重程度作出估计。

我国的在线监测与故障诊断技术起源于上世纪七十年代末，那时技术全部来源于国外。自1984年起，石化企业逐步建立起状态检测机构，配置人员，购置仪器，培训学习，相互交流，全面开展了状态检测与故障诊断工作，发展较为迅速。本世纪以来，在钢铁、炼铝、水力发电、风力发电等行业逐步得到应用。上世纪九十年代末以来，企业充分利用互联网技术，进行远程诊断，所监测的参数不再局限于振动、转速，进一步扩展到流量、压力、温度等工艺过程量，对设备运行的状态把握的更加全面、准确，实现了真正意义上的专家远程诊断，做到了资源共享并节省了投资。

水泥辊磨系统比较复杂，而磨机关键部位的轴承故障率比较高，一直以来受到水泥业内人士的广泛关注。磨机的轴承故障非常隐蔽，比如安装不对中，油质不纯净，密封效果不好等。这些故障将严重影响磨机系统运行的稳定性，可能导致整条水泥生产线瘫痪。

由于磨内工况环境恶劣，而磨机内部轴承的安装位置基本都是位于磨机内的磨辊、选粉机主轴内，不同于其他领域的齿轮箱和电机监控，即使一些国外先进的辊磨制造商也只是对辊磨主减速机进行监测，而对于磨内关键部位的监控却鲜有涉及。

2014年，中材（天津）粉体技术装备有限公司对广西防城港源盛矿粉生产线TRMS60.3大型矿渣辊磨内部磨辊及选粉机轴承进行了在线监测的大胆尝试，并于2014年10月成功完成现场调试。

2 大型辊磨在线监测系统的工作原理及技术特点

在2014年10月投产的广西防城港二线120万吨矿粉生产线项目中，中材（天津）粉体技术装备有限公司开发的TRMS60.3矿渣辊磨成为国内乃至整个辊磨粉磨领域第一台配备辊磨磨内在线监测系统的大型磨机，磨机本体内部的磨辊轴承、选粉机主轴轴承配备了FAG公司的在线监测系统，实现了恶劣工况环境下对辊磨磨内关键部位的实时在线监控，下面就针对该现场的在线监测系统进行简单的介绍。

图1 辊磨在线监测系统工作原理示意图

2.1 辊磨在线监测系统的工作原理（图1）

图1为辊磨在线监测系统的工作原理示意图。该监测系统装备了FAG公司Procheck数据采集模块，测点振动传感器亦采用了FAG公司的ICP加速度传感器，主要监控辊磨磨辊内部轴承以及选粉机轴系当中的轴承。传感器将目标测点的振动信号传输至现场辊磨机旁的数据采集单元模块（Procheck），再通过局域网将数据传输到现场中控室服务器，服务器上安装了用于数据分析的软件。该分析软件首先对被监测设备进行基线测量来设置报警界限，然后在连续监测的过程中，给出重要部件的特征值、频谱图、趋势图，并实时检查各个特征值是否超出报警界限，不断地将测得的数据通过互联网发送至工作站以及中控室的计算机中。若设备出现超限报警，数据会立即被远程发送到控制中心，以便对报警数据进行深入的分析，并提供分析报告、维护决策和措施供客户参考，保障被监测设备不出现非计划停机等故障，降低客户的维护成本。图2为软件数据分析流程。

2.2 辊磨在线监测系统的技术特点

众所周知，磨内监测的最大难度在于磨内恶劣的工作环境。与主减速机的监控不同，主减速机在线监测系统可直接将内部传感器线缆引到外部，而磨机内部尤其是磨辊内部线缆是不能直接从磨内引到磨外的，磨内恶劣的环境会在极短时间内损坏传输线缆，这也是磨内监测的难点所在。中材（天津）粉体技术装备有限公司在开发TRMS60.3大型辊磨的过程中，针对这一问题展开研究，最后巧妙利用了磨辊原有的结构特点成功解决了该难题。

图2 数据分析流程示意图

在对磨辊内部传感器的结构设计中，采用辊轴端部安装一个振动加速度传感器同时监测两个磨辊轴承的监测方式，利用不同型号轴承故障频率不同的特点，实现在同一传感器监测下的信号识别和分析判断。

利用磨辊辊轴上的透气孔连通外界的结构特点，将传感器线缆通过透气孔传送到磨外，避免了线缆与磨内恶劣工况的直接接触。

在磨辊轴的轴端挡板处安装振动加速度传感器，用于监测轴承位置的振动信号，传感器电缆则通过辊轴透气孔穿出。

线缆的出口为辊轴透气孔的末端，该部位一般设计为向上的透气帽，一方面可以连通外界大气，一方面也可防止磨辊内部油液外溢，所以在该部位的设计上采用三通连接的结构，在线缆穿出处加装锥套密封结构，在保证线缆顺利穿出的同时也防止油液的外溢，如图3所示。

3 大型辊磨监测系统使用情况

该辊磨监测系统于2014年10月在广西防城港二线TRMS60.3矿渣辊磨项目上进行了现场调试，并实现了与FAG上海总部的数据对接，实现了同步监测，并于2015年下半年实现了与中材（天津）粉体技术装备有限公司的数据对接，从而实现了现场-粉体公司-FAG三方的实时数据共享，目前该系统运行稳定，数据传输良好。

该系统运行至今已经成功监测到多次设备异常情况，及时提醒现场人员关注设备运行的状况，通过对监测信号的分析，及时对现场进行整改，达到了非常好的效果。

下面就该厂两次设备整改前的在线监测系统的异常信号分析进行介绍。

3.12015 年11月对3号磨辊振动趋势异常的处理通过Procheck分析软件对2015年11月10日至13日设备运行的监测发现，磨辊1和磨辊2的轴承振动没有明显的变化，一直在100mg和200mg之间变化；磨辊3的轴承振动从11月10日到11月12

图3 线缆穿出部位结构形式示意图

日振动幅值在200mg左右，没有明显的变化，振动较为平稳，然而磨辊3在11月13日9时左右振动突然增大，振动从200mg左右增加到450mg，振动增大一倍多，该振动水平接近报警限500mg，如图4所示。

图4 2015年11月10日～13日三个磨辊振动趋势对比（从上至下依次为1号～3号）

通过振动包络频谱对磨辊3进行了进一步分析，如图5所示，可以看出：

图5 磨辊3的轴承在11月13日从7：55到14：12的包络频谱

（1）9：00左右，该故障频率振动峰值＜50mg，振动较小。

（2）10：26，该故障频率振动峰值增加到75mg左右，振动突然增大。

（3）11：57，故障频率振动峰值继续增大，接近100mg。

（4）至14：12，故障频率振动峰值＞100mg。

轴承故障频率短时间内振动峰值增大一倍左右，可能已经造成轴承早期损伤。

针对这一现象，现场判断可能由于润滑不良导致，随后进行了停机检修，再次开机异常振动消失。3.22016年4～5月振动趋势上升问题的处理

2016年4月下旬至5月中旬振动曲线再次发生向上的波动趋势，在4月的时候表现得不太明显，但在5月上旬对波形图进行监测观察发现，其振幅明显增大（如图6所示），随即通知现场注意磨辊配套相关设备的运行状况；在5月中旬，现场反馈回油温度明显升高，且不稳定，最高温度升至85℃，随即停机进行整改。

本次振动趋势较2015年11月的异常情况有所不同，本次体现出来的是三个辊振动曲线同时呈上升趋势，且伴随回油温度的普遍升高。

通过对润滑系统等设备的一些改造，再次开机时其回油温度有了显著的下降，稳定在72℃左右，磨辊振动趋势曲线也明显下降，目前该磨机运行稳定，状态监测未见异常。图7为改造前后的振动趋势对比。

3.3 数据传输模式的改进

图6 2016年上半年磨辊振动趋势

图7 润滑系统整改前后振动趋势对比

该监测系统在使用初期采用的是双向数据互联技术，即以现场中控为基础，实时向邮件服务器发送数据，与此同时，FAG方面从该邮件服务器实时下载数据，实现双向数据的互联。

通过与FAG技术人员的共同协商，目前该监测系统已经成功安装在天津水泥院有限公司的机架式服务器上，数据接收处理顺畅，运行正常，形成了防城港、FAG和天津院三地数据互联的实时监测网，更加有力保证了现场设备运行的安全。图8为天津院本地服务器成功接收数据界面。

图8 服务器成功接收数据

4 结语

广西防城港120万吨矿粉线配备的辊磨在线监测系统是目前在辊磨领域唯一一套将在线监测技术应用于磨机内部关键轴承位进行监测的在线监测及故障诊断系统，在投入使用的近两年的时间，成功预判了多次设备故障，工作人员通过分析监测系统的振动曲线，推断故障产生的原因，从而进行一系列有针对性的整改，将设备故障率降到最低，大大提高了设备运转率，为企业节约了大量了的经济成本和时间成本。

[1]卢碧红，曲宝章，周定嵘.齿轮箱故障诊断技术及其发展[J].大连铁道学院学报，1998，（3）.

[2]陈克兴，李川奇.设备状态监视与故障诊断技术[M].北京：科技文献出版社，2003.

[3]盛兆顺，尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2003.■

Application of On-line Monitoring System in Large Roller Mill

MA Huilai,ZHAO Jianbo,CHEN Zhifeng,LI Jing,QIN Jingping
(Sinoma Technology and Equipment Group Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China)

This paper introduced in details the domestic and international background and development process of online monitoring system application,discussed the technical characteristics of TRM type roller mill equipped with on-line monitoring system,and introduced the work principle of the on-line monitoring system in TRM type roller mill.Through the introduction of the application in the large roller mill of Guangxi Fang Cheng Gang Yuan Sheng Co.Ltd.,the effect of online monitoring system in the actual operation was analyzed.

roller mill;on-line monitoring

TQTQ172172..632632..5 5

AA

10011001--61716171（20172017）0404--00260026--0505

中材装备集团有限公司，天津300400；

2016-10-28；编辑：吕光