科技创新与应用Ｉ ２０１３年第１５期 信息技术 基于可靠性的状态监控预知系统 转炉风机在线监测及诊断系统技术方案 张换茹 乔大高 （陕钢集团汉中钢铁有限责任公司，陕西汉中７２４２００） 摘要：炼钢生产中的除尘风机是将炼钢生产过程中的烟气及时排出。炼钢过程中产生大量的烟尘，烟尘中含有易燃气体和金 属颗粒，经风机将其排至烟囱放散或输送至煤气回收系统，在排出过程中烟气经过风机转子，烟尘中的小金属颗粒会沾在转子 表面从而造成风机转子表面不均匀，在高速运转的情况下，风机振动幅度变大，使风机故障增大，利用效率大大减小。风机在线 监测系统通过监测风机的振动、振幅、速度及风机和电机的轴承脉冲信号，通过一系列运算、判断，及时通知操作人员进行定期 维修，减少风机跳闸故障，提高风机作业率，同时提高转炉利用效率，产生更高的效益。 关键词：风机；在线监测及诊断；技术方案 此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。 １ ＣＭＳ在线监测系统功能 本系统采用瑞典ＳＰＭ公司著名的ＣＭＳ网络监控系统，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 件。 １．１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。 １．２通过“ＥＶＡＭ”专利技术实现： １．２．１智能诊断故障，对位移、加速度、速度、歪度、峭度、４个等级摩 擦量以及不平衡、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。 １．２２针对转炉风棚．工况的复杂陛，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。 １．２．３根据设备的多棒性，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。 １．２．４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。 １．３轴承监测——冲击脉冲技术 冲击脉冲技术简单易用，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。 该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。 １－４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。 １＿５系统内置的ＴＩＪＴ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。 ｌＩ６本系统自成体系，不受网络系统的故障干扰。 １．７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。 １．８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。 １．９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。 １．１０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ｌ合当的处理方 案；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。 １．１ １数据可与企业ＥＡＭ或ＥＲＰ体系实现数据共享；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；可以通过网络系统，输入软件序列号，在互 联网上免费升级软件。 ２在线系统结构 ２．１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 一８６一 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。 ２．２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 击脉冲传感器。 ２．３电机和风机之间安装１个转速传感器。 ２．４电机控制柜上：控制柜上电机电流ｙ－ｇ￣－接人ＶＣＮ。 ３风机在线监测系统功能要求 ３．１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。 ３．２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ｌ生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。 ３．３通过振动准确监测风机系统的不平衡、不对中、松动等问题。 ３．４通过冲击脉冲准确监测风机系统的轴承问题，做到准确预知与 诊断。 ３．５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。 ４主要系统硬件的技术条件 ４．１振动监测模块（ｖｃＭ－２ｏ）。ＶＣＭ－２０是连续测量单元，供采用 ＥＶＡＭ￣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，也可通过负载电流监控，实现变载分析。 处理器：１ＧＨｚ；存储器：２５６ Ｍｂ ＲＡＭ；硬盘容量：＞２０Ｇｂ；通道：振动 ２Ｏ，转速８；频率范围：Ｏ－－２０ｋＨｚ；包络频率：１００，２００，５００，１０００，２０００，５００ ０，１００００ Ｈｚ；检测窗口：矩形、汉宁、海明等；分辨线数：２００，４００，８００，１６０ ０，３２００，６４Ｏ０。 ４．２轴承监测模块（ＢＭｕ＿ｏ７）。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。 测量方法：冲击脉冲ＬＲ／ＨＲ，和ＳＰＭ频谱；测量范围：一１９－－９９ ｄＢ— ＳＶ ＯＪＲｍＲ）；测量通道：７；电源：５ＶＤＣ＋ＩＯ％；温度范围：一１０，，６０￣Ｃ；尺寸： １３９ｘ１４５ｘ４６ｒａｍ。 ４．３冲击脉冲传感器（４２ｏｏｏ） 测量范围：最大值ｌＯＯｄＢｓｖ；机架基础：不锈钢ＳＳ ２３８２；设计：密 封；温度范围：一３０—１５０￣Ｃ；外部压力：最大１ＭＰａ（１Ｏｂａｒ）；扭矩：１５Ｎｍ，最 大２ＯＮｔｏ ４．４振动传感器（ＳＬＤ１４４Ｂ） 灵敏度：１００ ｍＶ／ｍ／ｓ。；精度：１％；工作环境温度：一５０￣１２５￣Ｃ；频率范 围：０．５ ＩＯＫＨｚ；适用公制Ｍ８内螺纹孔，传感器垂直输出；传输距离：４００ 米以内。 ５结束语 本系统目前应用于陕西龙钢钢铁有限责任公司炼钢厂１＃、２＃转炉 除尘风机，进行实时在线检测和数据采集与处理，及时预报决策，防止 重大设备事故的发生，为做到“全计划检修、无故障运行”奠定了坚实的 基础。 作者简介：张换茹，陕西韩城，单位：陕钢集团汉中钢铁有限责任公 司，研究方向：自动化仪表。 乔大高，陕西合阳，单位：陕钢集团汉中钢铁有限责任公司，研究方 向：电子仪器。
２０１１年第３期 东拭ｊ｝；斜ｌ技 ７１
机电设备的状态监测与故障诊断
张锡清
（龙煤双鸭山分公司新安煤矿，黑龙江双鸭山１５５１００）
摘要机电设备的故障诊断就是利用机器运行过程中各个零部件的二次效应，由局部推测整体，发挥出设备寿命周期的最大效益。该文主 要阐述了机电设备的状态监测和故障诊断、设备诊断过程、振动诊断技术、红外诊断技术和铁谱分析技术和油液气相分析技术等问题。 关键词机电设备状态监测 故障诊断 中图分类号ＴＤ４０７ 文献标识码Ａ
机电设备的故障过程就是零部件失效的过程。故
障诊断就是利用机器运行过程中各个零部件的二次效
应，由局部推测整体，发挥出设备寿命周期的最大效
益。国内外应用于机械设备故障检测、分析和诊断的
主要方法有振动和噪声诊断法，另外有磨损残留物、泄
漏物诊断法、温度、压力、流量和功率变化诊断法；应
变、裂纹及声发射诊断法。
１ 设备状态监测和故障诊断
设备状态监测和故障诊断技术又称为设备诊断技
术，它是在设备运行中或在基本不拆卸设备的条件下
掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预
测、预报未来状态的技术。设备诊断技术的发展，把设
备的预防维修推向新的阶段。以设备的技术状态来确
定设备维修工作的内容和时间，比定期更换零部件降
｝收稿日期：２０１１—０４—０８ 作者简介：张锡清，男，汉族，黑龙江双鸭山人，工程师，从事煤矿机 电技术工作。 低了维修费用，可减少不必要的大修，提高设备正常运
转的可靠性，促使设备从定期预防维修向以状态监测
为基础的预测维修转变，使预防维修效果经济、有效。
设备诊断技术主要有以下优点：
（１）可较为准确地判断零部件磨损更换的时间，
避免“维修过剩”，有效利用零部件寿命。
（２）能在不拆卸或基本不拆卸设备的条件下，判
定零件磨损和诊断故障，在定期检查工作的同时，保持
设备精度。
（３）可预测、预报零部件磨损剩余寿命，便于安排
设备维修计划。
科技信息 。本刊重稿ｏ ２０１０年第１７期
发电机转子在线监测的研究
李保民 （中平能化天成实业分公司河南 平顶山４６７０００）
【摘要】针对发电机或同步电机转子在运行中温度不能实时监测，只能靠人工定时采集数据，通过经验公式计算，得出转子温度；计算的 结果误差大．甚至会得出错误的结论，直接影响发电机或同步电机的安全运行。因此，提出了发电机转子在线监测仪，利用计算机对发电机转子 的运行数据进行实时采集、监测。 【关键词】监测；温度；报警
１ 问题的提出
随着电力生产的发展，发电机或同步电机将由定期检修改为状态 检修，然而如何监视发电机或同步电机转子的运行状态，为状态检修 提供技术诊断手段尤为重要。由于发电机或同步电机的转子均为绕线 式。而且运行中需要加入励磁电流，转子在高速旋转时对其运行工况 的实时监测一直是难以解决的问题。目前发电机转子运行温度的监测 都是人工定时采集数据，通过公式计算所得，采用的计算公式为： 转子温度（℃）＝Ｋ『（Ｖ一５）／Ｉ］一２３５￣Ｃ 式中：Ｖ——转子电压 ・ Ｉ——转子电流 Ｋ＝（２３４．５＋Ｔ）／Ｒ ．ｒ＿～测量转子直流电阻时的环境温度 Ｒ——转子直流电阻值 由于该计算公式是经验公式，在发电机额定功率的８Ｏ％一９Ｏ％的 范围内的计算结果还算基本准确．但超出此范围就会出现很大的计算 误差，特别是发电机在低负荷状态下运行时，这种误差会更大，另外该 计算公式没有考虑发电机的实际入口风温的变化对发电机转子温度 的影响，同时也不能反映转子绕组间短路引起的温升。而且该公式中 的Ｋ值是发电机在静止状态下。通过表计测量发电机的直流电阻得到 的．它不能反映发电机在运行中的实际状况。例如，当发电机转子绕组 存在动态匝间短路时，发电机转子电压应降低，电流应增大，温度应升 高．而用上述公式得到的都是温度降低的错误结论。这种错误结果的 首要危害是危及电机的安全运行．轻者造成电机转子超温，甚至振动； 重者可能会烧毁机组。另外，空冷或氢冷发电机的冷却水现在大多均 采用循环水，水温比较高夏季经常出现发电机入口风温超过额定值的 情况。此时发电机如何带负荷只能靠运行人员的经验判断，不能准确 反映发电机转子的温升情况；采用人工监测，数据不够连贯，不能实现 在线实时监测。根据这种情况，提出一种可以实时监测的发电机转子 在线监测仪。
电气设备状态监测与故障诊断技术
1 前言
1.1 状态监测与故障诊断技术的含义
电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最终导致故障。特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。
“监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。简言之，“状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。
广义而言，“诊断”的含义概括了“状态监测”和“故障诊断”：前者是“诊”；后者是“断”。
1.2 状态监测与故障诊断技术的意义
电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生故障。但这样会导致制造成本增加。此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大型设备不可能象一次性工具那“用过即丢”。因此，另一方面，必须对设备进行必要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。
