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1、基于可靠性的状态监控预知系统 -风机在线监测及诊断系统技术方案一、概况：监控设备：对于炼钢厂转炉风机，实施在线状态监测，精确了解设备运行状态，实施有计划的预知维修，同时根据运行状态与根源分析，进一步提高设备运行的可靠性，为合理安排设备维修和优化备件提供有力保障。实施目标：该系统通过建立关键设备在线监测体系，实时监控设备振动参量状态，及时报警，防止重大设备事故的发生；同时采用最先进的监控技术，最大程度延长设备的预警时间，从而实现预知维修，并通过智能的专家诊断，精确诊断故障源，实现精密维修，缩短维修用时，为检测维修制度合理化提供准确的数据基础。二、项目意义利用传感器捕捉振动、冲击脉冲、转速、电流信
2、号；进行信号处理、模式识别、预报决策，及计算机技术，监测机组在运行过程中的振动参数及有关性能参数及其动态变化，在机组运行过程中，作出是否有故障、故障种类、故障部位、故障严重程度、故障发展变化趋势等诊断结果，判断机组性能劣化趋势。使运行、维护、管理人员能在维修之前做好有关准备，做到预知维修，并可根据监测诊断结果，进行技术改造，避免类似事故再次发生。实施本项目的意义在于：1、通过本项目实现对机组的连续在线监测和劣化趋势预测达到预知维修的目的，以保证无故障运行。2、利用监测诊断系统可以及时判别设备是否有故障，并且能够迅速查明故障原因、部位、预测故障影响。从而实现有针对性的按状态维修，那里坏了修那里，
3、而不是大拆大卸，延长检修周期，缩短检修时间，提高检修质量，减少备件储备，提高设备的维修管理水平。3、向运行人员提供及时的信息，有效地支援运行，提高设备使用的合理性、运行的安全性和经济性，充分挖掘设备潜力，延长服役期限，以便尽量合理地使用设备。从而降低设备故障停机时间，减少计划检修时间和非计划检修时间。4、向维修管理人员及时提供设备运行情况，及时准备备品备件，及时处理有关故障，真正实现预知维修，以最少的代价发挥设备最佳的效益，做到最佳运行，使设备维修费用、设备性能劣化与停机损失费用最低。根据监测诊断结果确定维修时间、维修部位和维修方法，并根据诊断结果进行技术改造，可以降低设备故障停机时间，减少计
4、划检修时间和非计划检修时间。提高开工率，增加产品产量，减少同类事故发生的次数。三、CMS在线监测系统功能说明：系统功能：1） 本系统为瑞典SPM公司著名的CMS网络监控系统，在世界范围内拥有40年的历史，更为ABB、西门子、英格索兰、西马克、阿尔斯通等著名设备制造商应用，进行产品出厂配套或进行出厂质量校核；2） 全中文操作界面，提供WINDOWS窗口形式和树状结构形式两种操作方式，真正做到会使用计算机就能操作软件；3） 在线监控设备振动指标，长期趋势监控，智能型“绿、黄、红”报警指示；4） 通过专利的“EVAM”专利技术，实现： 智能诊断故障原因，对位移、加速度、速度、歪度、峭度、4个等级摩擦
5、量以及不平衡、不对中、松动、轴承故障、转子断条等30多项参数与征兆独立评估，分别给出“绿、黄、红”状态指示，实现智能专家诊断； 针对设备工况的复杂性，对于变速设备、载荷变化较大的设备，可根据转速和载荷的变化量预先设定设备不同工况下的不同标准； 根据设备的多样性，有时设备总体振动不大，但是短时工作后便造成事故停机现象，“EVAM”根据30多项参数的趋势变化可以捕捉设备的故障原因，并报警提示； 根据设备的基本参数和正常状态下的参量，形成适合该设备的企业标准，从而为设备后期更准确判断设备运行状态； 内置的“专家系统”和庞大的轴承库，方便具有一定专业知识、习惯用频谱来分析设备故障的管理人员来判断如不平
6、衡、不对中、松动、轴承故障、转子断条等等故障。5） 轴承监测 冲击脉冲技术 振动监测解决不了早期预警问题已是世界公认的事实，原因是轴承早期的问题（如润滑不良，点蚀等）所产生的是较弱的瞬态信号，常规振动传感器及振动分析方法根本无法捕捉得到。如下图实例中，振动未报警，但轴承冲击脉冲峰值LR已远远超出报警值，损伤程度值COND逐渐加大，说明轴承已经失效，继续运行将导致严重隐患。 “冲击脉冲技术”是完全不同于振动监测的技术，该技术已服务世界各国30多年，被公认为是解决滚动轴承、齿轮问题的最佳途径，因此应用极为广泛，仅在中国就已成功应用于上千家企业。绝大多数世界知名设备制造商，如ABB、英格索兰、苏尔寿
7、、GE，都已在其设备出厂前安装冲击脉冲传感器，或使用该技术进行出厂检验；为数众多的进口石化挤出机、造纸机、船用发动机的齿轮箱上，已经安装了冲击脉冲监测保护系统。 该技术简单易用，只须在轴承座上安装冲击脉冲传感器，系统会直接给出轴承运转状态值及国际标准的“绿、黄、红”状态指示，同时给出：n 专利的LR/HR 技术，给出强冲击与平均冲击指标；n 状态代码Code（A为最佳，B为干磨擦，C为轻度损伤，D为严重损伤）；n 润滑状态代码LUB（油膜厚度：0，1，2，3，4）；n 损伤程度值Cond（40为重度）；n 它包括一个庞大而丰富的轴承库，以及专利的 LUBMASTER 轴承润滑寿命分析模块。（见
8、下图） 冲击脉冲技术的优势是其独特设计的冲击脉冲传感器，仅对轴承运转、齿轮啮合时产生的瞬态冲击做出反应，而对其它低频振动的干扰不作反应，因此可以得到纯净的早期信号。对冲击脉冲信号进行频谱分析，即专利的SPM Spectrum TM，具有其它常规带通滤波、包络技术无法比拟的优势，可得到极为清晰的频谱图。6） 通过企业内部网络实现网络共享，同时支持5个用户同时上网查看设备目前的工作状况；7） 系统内置的TLT自检功能，自动监测网络系统的连接质量和硬件品质，保证采集数据的真实可靠；8） 本系统自成体系，不受网络系统的故障干扰；9） 本系统可以同时接收在线或离线便携式数采器的数据，进入系统进行统一管理
9、；10） 可以按企业内部的设备统一编号或自己编排的编号（任意）编辑测点名，方便查找；11） 可以根据管理人员的职责范围来设定管理权限，真正做到职责分明；12） 对于问题设备或检修过设备处理的过程、方法和结论可在当时的测定数据中加以注解，便于将来查阅、参考和制定恰当的处理方案；13） 本系统采用WINDOWS自带的SQL SERVER 数据库，可以利用SQL SERVER 数据库自身的软件进行备份，也可以在客户端自行备份数据；14） 数据可与企业EAM或ERP体系实现数据共享；15） 本系统采用模块化的方式，可以根据用户的需求扩展功能，如：脉冲技术、油膜分析功能等更深层次的分析功能；16） 可以
10、通过网络系统，输入软件序列号，在互联网上免费升级软件。实施方法：1） 安装振动传感器，监控设备的振动变化；2） 安装冲击脉冲传感器，监控轴承的冲击变化和润滑的状况；3） 安装转速传感器，实现转速监控，并实现变速设备智能诊断；4） 通过现场监测单元（多通道信号处理），将数据通过企业互联网传输；5） 服务器运行监控软件与数据库，客户端实现有权限地数据共享与诊断分析。五、在线系统结1、结构图2、风机测点分布测点说明如下：u 风机本体安装3个振动传感器：风机本体轴承位水平安装1个振动传感器、垂直方向安装1个振动传感器、轴向安装1个振动传感器，。u 电机本体安装2个冲击脉冲传感器：两个轴承位各安装1个冲
11、击脉冲传感器。u 电机和风机之间安装1个转速传感器。u 电机控制柜上:控制柜上电机电流信号接入VCM。一、风机在线监测系统功能要求；1、 按照设备状态在线监测和故障诊断的需求，风机上实施在线监测，并具有故障诊断和故障报警功能。2、 利用传感器捕捉振动、冲击脉冲、转速、电流信号；进行信号处理、模式识别、预报决策，及计算机技术，监测机组在运行过程中的振动参数及有关性能参数及其动态变化，在机组运行过程中，做出是否有故障、故障种类、故障部位、故障严重程度、故障发展变化趋势等诊断结果，判断机组性能劣化趋势。3、 通过振动准确监测风机系统的不平衡、不对中、松动等问题；4、 通过冲击脉冲准确监测风机系统的轴
12、承问题，做到准确预知与诊断；5、 通过电机电流信号的监测，反映风机载荷的变化，提高系统诊断的准确性；6、 有关诊断分析软件中能实现不同岗位人员的权限设定，并能在局域网内实现数据共享，以便提高各级专业人员利用系统及时了解所监测设备的能力和水平，以便提高此类重要设备管理的效率。二、主要系统硬件的技术条件1、振动监测模块（VCM-20）VCM-20 是连续测量单元，供采用 EVAM 专家方法进行振动分析。单元内部配有 CPU、硬盘和多路复用测量逻辑模块。VCM-20-8 配有 8个振动测量通道，8 个 RPM 测量通道。可插接4-20mA模拟量输入板，可扩充8-16通道模拟量，监控温度、压力等，也可
13、通过负载电流监控，实现变载分析。VCM-20 可通过以太网与安装 Condmaster Nova 软件的计算机连接。测量设定值在软件中设置。通信程序 DBL 向 VCM-20 单元传送测量设定值，并读取这个单元的结果文件。l 处 理 器： 1GHz l 存 储 器： 256 Mb RAM l 硬盘容量： 20 Gbl 通 道： 振动20，转速 8 l 频率范围： 0 20KHzl 包络频率： 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10 000 Hzl 检测窗口： 矩形、汉宁、海明等l 分辩线数： 200, 400, 800, 1600, 3200, 64002、轴承
14、监测模块（BMU-07）BMU-07配有7个测量滚动轴承冲击脉冲通道，与测量单元 VCM20连接，根据 VCM20的请求进行测量、传输数据。BMU 提供冲击振幅值和包络冲击脉冲信号，用于频谱分析。VCM20单元测量轴承转速，计算 SPM 频谱，评估轴承工作状态。测量条件在 Condmaster Nova 中设置，包括冲击脉冲方法、频谱类型、用于识别轴承故障的征兆及告警极限等。l 测量方法： 冲击脉冲 LR/HR, 和 SPM 频谱l 测量范围： -19 到99 dBsv (LR/HR)l 测量通道： 7l 电源： 5 V DC 10%l 温度范围： -10 到60 Cl 尺寸： 139 x 145 x 46 mm3、冲击脉冲传感器（42000）l 测量范围：最大值100 dBsv l 机架基础：不锈钢SS 2382l 设计：密封 l 温度范围：-30到+150 Cl 外部压力：最大1 MPa (10 bar) l 扭矩：15 Nm, 最大20 Nm4、振动传感器（SLD144B）l 灵敏度：100 mV/m/s2，精度：1%l 工作环境温度：-50125l 频率范围：0.510KHzl 适用公制M8内螺纹孔，传感器垂直输出l 传输距离：400米以内
