水泥企業(yè)設(shè)備智能管理的實踐和思考

    引言當(dāng)今水泥行業(yè)隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷更新發(fā)展，智能化對水泥行業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。工業(yè)體系實現(xiàn)智能化的前提是生產(chǎn)管理的智能化，其核心是工藝和裝備管理的智能化，對生產(chǎn)線設(shè)備智能化升級，為其搭建設(shè)備智能健康管理平臺，通過“云計算、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)”等先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)設(shè)備智能健康狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)分析、故障預(yù)警及全生命周期的閉環(huán)管理，逐步將目前的事后維修、過維修等提升至預(yù)測性維修策略，助推企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提升企業(yè)質(zhì)量和效益。   

     1.項目介紹沈陽卡斯特科技發(fā)展有限公司為了實現(xiàn)設(shè)備安全可靠穩(wěn)定運行，公司領(lǐng)導(dǎo)敢于創(chuàng)新設(shè)備管理模式，提升設(shè)備管理能力。在立足于企業(yè)實際狀況，不斷完善管理制度的基礎(chǔ)上，于2018年采用先進的設(shè)備健康管理系統(tǒng)，對設(shè)備進行在線振動監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，建立起一套“智能設(shè)備健康管控體系”。本項目共分為前期調(diào)研、方案確定、現(xiàn)場實施、系統(tǒng)試運行、技術(shù)培訓(xùn)、后期維護等幾個環(huán)節(jié)。首先，公司經(jīng)過對現(xiàn)場設(shè)備的逐一排查和確認，對礦山、生料、熟料和水泥區(qū)等56套主要設(shè)備上安裝智能在線監(jiān)測設(shè)備，包括礦山板喂機、破碎機、堆料機和取料機，生料系統(tǒng)的輥壓機、斗提機、循環(huán)風(fēng)機、選粉機；燒成系統(tǒng)的入窯、入庫斗提機、窯主傳動、篦冷風(fēng)機（4臺）、篦冷機傳動（2臺）、斜拉鏈、煤磨傳動系統(tǒng)、煤磨主風(fēng)機、羅茨風(fēng)機；水泥系統(tǒng)的輥壓機、磨機、風(fēng)機、提升機、選粉機、斗提機等設(shè)備。共計安裝有線傳感器88個，有線采集站8個，無線傳感器332個，無線采集站20個。

      2.結(jié)構(gòu)組成本狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由三級組成，采用分布式架構(gòu)設(shè)計，保證系統(tǒng)良好的擴展性：一級為數(shù)據(jù)采集層：無線和有線振動加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集監(jiān)測單元可以實時采集設(shè)備運行過程中的振動信號，通過4G信號或現(xiàn)場光纖網(wǎng)絡(luò)等方式終將數(shù)據(jù)傳輸至現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器或云平臺中心；第二級為現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)：現(xiàn)場配套一臺服務(wù)器，用于存放從在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)回的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場設(shè)備維護與管理人員可通過電腦終端訪問在線監(jiān)測系統(tǒng)，了解監(jiān)控機組的實時運行狀態(tài)；第三級為遠程診斷系統(tǒng)：通過該系統(tǒng)，診斷專家可對所有納入監(jiān)控的設(shè)備進行遠程數(shù)據(jù)分析與故障診斷，并將處理后的信息通過手機App推送給客戶，客戶可實時了解設(shè)備的運行狀態(tài)以及對應(yīng)的設(shè)備運行維護建議。
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    3.實現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備健康狀態(tài)管理系統(tǒng)雖然無法避免故障的出現(xiàn)，但通過遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷實現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期故障，以減緩、減少、避免大型事故的發(fā)生，降低非計劃停機的次數(shù)；（2）監(jiān)測系統(tǒng)可以自動記錄設(shè)備故障生成過程中的全部數(shù)據(jù)、信息，這就為揭示事故產(chǎn)生的原因、程度、部位，及后期的維修、同類錯誤的產(chǎn)生提供了直接依據(jù)基礎(chǔ)；（3）可以針對監(jiān)測的結(jié)果，針對性制定維護措施，減緩大部件劣化速度，延長設(shè)備使用壽命；（4）對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷還可充分了解設(shè)備性能，為改進設(shè)計、制造與維修水平提供有力證據(jù)，也為設(shè)備的在線調(diào)理、停機檢修提供科學(xué)依據(jù)，可延長運行周期，降低人員點檢強度，降低維護和維修費用；（5）通過故障診斷確定故障根源以及損傷部件的使用壽命的預(yù)測，幫助企業(yè)合理制定檢維修計劃。統(tǒng)籌安排人力以及備件準(zhǔn)備，縮短備件采購與檢修周期；（6）針對性檢修、維護，避免非計劃停機，同時可避免因局部部件損傷導(dǎo)致的大部件整體故障；（7）檢修后狀態(tài)評估。設(shè)備檢修之后，可對設(shè)備檢修質(zhì)量進行獨立評估，確保設(shè)備故障已經(jīng)消除；（8）通過狀態(tài)監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)的記錄，可用于客戶機器狀況評估標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定、機器參考的設(shè)置和人員的培訓(xùn)

    4.施工方案5.運行方式基于狀態(tài)監(jiān)測與遠程診斷的技術(shù)要求，公司目前實行現(xiàn)場工程師和專業(yè)的第三方相結(jié)合的模式運行，由第三方提供設(shè)備健康狀態(tài)評估服務(wù)：（1）提供7*24小時遠程設(shè)備監(jiān)護服務(wù)，發(fā)現(xiàn)確認問題后第一時間通過信息和電話通知公司相關(guān)人員。（2）每兩周定期為所有監(jiān)測設(shè)備進行綜合健康狀態(tài)評估，評估設(shè)備運行狀態(tài)，定位設(shè)備故障部位，提供運行、維護建議；提交《周度設(shè)備健康狀態(tài)評估報告》。（3）每月定期為所有監(jiān)測裝備進行綜合健康狀態(tài)評估，定位設(shè)備故障部位，分析故障原因，提供運行、維護建議；提交《月度設(shè)備健康狀態(tài)評估報告》。（4）設(shè)備異常報警時，通過電話及時聯(lián)系項目負責(zé)遠程診斷工程師，經(jīng)過遠程數(shù)據(jù)分析和故障診斷提交故障診斷報告指導(dǎo)現(xiàn)場檢維修。（5）為用戶提供專用APP賬號，用于設(shè)備運行狀態(tài)和對應(yīng)運行維護建議查詢，隨時隨地實時了解設(shè)備狀態(tài)。   

    6.使用案例以下是熟料-篦冷機風(fēng)機57.06的故障處理情況：
    6.1 現(xiàn)場情況2018年9月25日14:00左右，輸入端軸承座和輸出端軸承座振動趨勢突然上升，能量主要來源于輸出端軸承座，推測軸承座軸承存在中后期故障，且軸承的保持架和滾珠均有較明顯的磨損現(xiàn)象，建議現(xiàn)場準(zhǔn)備備品備件，密切關(guān)注設(shè)備振動和噪聲的變化情況。（10月4日振動趨勢持續(xù)上升未見平穩(wěn)現(xiàn)象，繼續(xù)密切關(guān)注設(shè)備振動和噪聲變化情況）

    6.2振動數(shù)據(jù)分析

    從篦冷風(fēng)機57.06設(shè)備多趨勢可以看到在9月25日14:00左右，輸入端軸承座和輸出端軸承軸振動趨勢突然上升，從能量上觀看可以看到主要能量來源于輸出端軸承座軸承，查看輸出端軸承座軸承的長波形，可以明顯的見到?jīng)_擊信號，且沖擊頻率為17Hz左右，恰為轉(zhuǎn)頻的0.4X左右，因此推測為軸承保持架故障頻率，再通過包絡(luò)解調(diào)能夠看到17Hz左右頻率諧波，且在97Hz左右（滾珠故障頻率）及其諧波中均存在17Hz左右的邊帶，符合滾動軸承滾珠磨損帶有保持架邊帶的故障特征，因此推測軸承座軸承存在中后期故障，且軸承的保持架和滾珠均有較明顯的磨損現(xiàn)象，建議現(xiàn)場準(zhǔn)備備品備件，密切關(guān)注設(shè)備振動和噪聲的變化情況。

    6.3結(jié)果確認經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，篦冷風(fēng)機57.06輸出端軸承座軸承保持架有開裂現(xiàn)象和滾珠有磨損，現(xiàn)場已更換軸承，更換后振動趨勢下降且趨勢趨于穩(wěn)定.

    在線智能監(jiān)測系統(tǒng)運行來，現(xiàn)場工程師和系統(tǒng)運行監(jiān)控人員密切配合，在近一年的時間里，累計發(fā)現(xiàn)包括斗提減速機、風(fēng)機軸承等各種隱患共計約40余次。為企業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運行提供了可靠的數(shù)據(jù)參考和決策。      

     7.后期維護和使用（1）在系統(tǒng)使用近一年的時間里，從陌生到認知，為企業(yè)的設(shè)備管理開辟了一個新的平臺，積累了設(shè)備的大量運行參數(shù)，初步掌握了設(shè)備的運行狀況。（2）傳感器出現(xiàn)部分脫落的情況，固定方式還需要進行改進。（3）監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用及診斷技術(shù)培訓(xùn)是用好此系統(tǒng)的關(guān)鍵，公司內(nèi)部要成立專門的具備相對理論基礎(chǔ)的技術(shù)專業(yè)人員，在不斷的實踐中積累豐富相關(guān)知識。（4）讓生產(chǎn)線上員工盡可能多的了解此項技術(shù)，提高現(xiàn)場巡檢效率和處理問題的能力。（5）進一步加大在線監(jiān)測的覆蓋范圍，并結(jié)合現(xiàn)場的其他巡檢現(xiàn)象綜合判斷設(shè)備的運行狀況。      

     8.結(jié)束語在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行，是設(shè)備由以往的經(jīng)驗管理向數(shù)據(jù)技術(shù)管理的轉(zhuǎn)變，是人和設(shè)備同步提升適應(yīng)新時代工業(yè)發(fā)展的需要，是提升企業(yè)管理，最終實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、智能化工廠的重要環(huán)節(jié)。