水泥企業(yè)設(shè)備智能管理的實(shí)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(duì)水泥行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。工業(yè)體系實(shí)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(duì)生產(chǎn)線設(shè)備智能化升級(jí)，為其搭建設(shè)備智能健康管理平臺(tái)，通過(guò)“云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”等先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)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(guò)維修等提升至預(yù)測(cè)性維修策略，助推企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升企業(yè)質(zhì)量和效益。   

     1.項(xiàng)目介紹沈陽(yáng)卡斯特科技發(fā)展有限公司為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全可靠穩(wěn)定運(yùn)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(shí)際狀況，不斷完善管理制度的基礎(chǔ)上，于2018年采用先進(jìn)的設(shè)備健康管理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)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(xiàng)目共分為前期調(diào)研、方案確定、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、系統(tǒng)試運(yùn)行、技術(shù)培訓(xùn)、后期維護(hù)等幾個(gè)環(huán)節(jié)。首先，公司經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的逐一排查和確認(rèn)，對(duì)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(cè)設(shè)備，包括礦山板喂機(jī)、破碎機(jī)、堆料機(jī)和取料機(jī)，生料系統(tǒng)的輥壓機(jī)、斗提機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、選粉機(jī)；燒成系統(tǒng)的入窯、入庫(kù)斗提機(jī)、窯主傳動(dòng)、篦冷風(fēng)機(jī)（4臺(tái)）、篦冷機(jī)傳動(dòng)（2臺(tái)）、斜拉鏈、煤磨傳動(dòng)系統(tǒng)、煤磨主風(fēng)機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)；水泥系統(tǒng)的輥壓機(jī)、磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、選粉機(jī)、斗提機(jī)等設(shè)備。共計(jì)安裝有線傳感器88個(gè)，有線采集站8個(gè)，無(wú)線傳感器332個(gè)，無(wú)線采集站20個(gè)。

      2.結(jié)構(gòu)組成本狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三級(jí)組成，采用分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)良好的擴(kuò)展性：一級(jí)為數(shù)據(jù)采集層：無(wú)線和有線振動(dòng)加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)4G信號(hào)或現(xiàn)場(chǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)等方式終將數(shù)據(jù)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器或云平臺(tái)中心；第二級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)配套一臺(tái)服務(wù)器，用于存放從在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)回的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)與管理人員可通過(guò)電腦終端訪問(wèn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，了解監(jiān)控機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；第三級(jí)為遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)：通過(guò)該系統(tǒng)，診斷專家可對(duì)所有納入監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析與故障診斷，并將處理后的信息通過(guò)手機(jī)App推送給客戶，客戶可實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)建議。
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    3.實(shí)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備健康狀態(tài)管理系統(tǒng)雖然無(wú)法避免故障的出現(xiàn)，但通過(guò)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷實(shí)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(jì)劃停機(jī)的次數(shù)；（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄設(shè)備故障生成過(guò)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(cuò)誤的產(chǎn)生提供了直接依據(jù)基礎(chǔ)；（3）可以針對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，針對(duì)性制定維護(hù)措施，減緩大部件劣化速度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；（4）對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷還可充分了解設(shè)備性能，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、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(jī)檢修提供科學(xué)依據(jù)，可延長(zhǎng)運(yùn)行周期，降低人員點(diǎn)檢強(qiáng)度，降低維護(hù)和維修費(fèi)用；（5）通過(guò)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(cè)，幫助企業(yè)合理制定檢維修計(jì)劃。統(tǒng)籌安排人力以及備件準(zhǔn)備，縮短備件采購(gòu)與檢修周期；（6）針對(duì)性檢修、維護(hù)，避免非計(jì)劃停機(jī)，同時(shí)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(píng)估。設(shè)備檢修之后，可對(duì)設(shè)備檢修質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立評(píng)估，確保設(shè)備故障已經(jīng)消除；（8）通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)的記錄，可用于客戶機(jī)器狀況評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定、機(jī)器參考的設(shè)置和人員的培訓(xùn)

    4.施工方案5.運(yùn)行方式基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程診斷的技術(shù)要求，公司目前實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)工程師和專業(yè)的第三方相結(jié)合的模式運(yùn)行，由第三方提供設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估服務(wù)：（1）提供7*24小時(shí)遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)護(hù)服務(wù)，發(fā)現(xiàn)確認(rèn)問(wèn)題后第一時(shí)間通過(guò)信息和電話通知公司相關(guān)人員。（2）每?jī)芍芏ㄆ跒樗斜O(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行綜合健康狀態(tài)評(píng)估，評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，定位設(shè)備故障部位，提供運(yùn)行、維護(hù)建議；提交《周度設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估報(bào)告》。（3）每月定期為所有監(jiān)測(cè)裝備進(jìn)行綜合健康狀態(tài)評(píng)估，定位設(shè)備故障部位，分析故障原因，提供運(yùn)行、維護(hù)建議；提交《月度設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估報(bào)告》。（4）設(shè)備異常報(bào)警時(shí)，通過(guò)電話及時(shí)聯(lián)系項(xiàng)目負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程診斷工程師，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析和故障診斷提交故障診斷報(bào)告指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢維修。（5）為用戶提供專用APP賬號(hào)，用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和對(duì)應(yīng)運(yùn)行維護(hù)建議查詢，隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)。   

    6.使用案例以下是熟料-篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)57.06的故障處理情況：
    6.1 現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)趨勢(shì)突然上升，能量主要來(lái)源于輸出端軸承座，推測(cè)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(chǎng)準(zhǔn)備備品備件，密切關(guān)注設(shè)備振動(dòng)和噪聲的變化情況。（10月4日振動(dòng)趨勢(shì)持續(xù)上升未見(jiàn)平穩(wěn)現(xiàn)象，繼續(xù)密切關(guān)注設(shè)備振動(dòng)和噪聲變化情況）

    6.2振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

    從篦冷風(fēng)機(jī)57.06設(shè)備多趨勢(shì)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(dòng)趨勢(shì)突然上升，從能量上觀看可以看到主要能量來(lái)源于輸出端軸承座軸承，查看輸出端軸承座軸承的長(zhǎng)波形，可以明顯的見(jiàn)到?jīng)_擊信號(hào)，且沖擊頻率為17Hz左右，恰為轉(zhuǎn)頻的0.4X左右，因此推測(cè)為軸承保持架故障頻率，再通過(guò)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(dòng)軸承滾珠磨損帶有保持架邊帶的故障特征，因此推測(cè)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(chǎng)準(zhǔn)備備品備件，密切關(guān)注設(shè)備振動(dòng)和噪聲的變化情況。

    6.3結(jié)果確認(rèn)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，篦冷風(fēng)機(jī)57.06輸出端軸承座軸承保持架有開(kāi)裂現(xiàn)象和滾珠有磨損，現(xiàn)場(chǎng)已更換軸承，更換后振動(dòng)趨勢(shì)下降且趨勢(shì)趨于穩(wěn)定.

    在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)工程師和系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控人員密切配合，在近一年的時(shí)間里，累計(jì)發(fā)現(xiàn)包括斗提減速機(jī)、風(fēng)機(jī)軸承等各種隱患共計(jì)約40余次。為企業(yè)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的數(shù)據(jù)參考和決策。      

     7.后期維護(hù)和使用（1）在系統(tǒng)使用近一年的時(shí)間里，從陌生到認(rèn)知，為企業(yè)的設(shè)備管理開(kāi)辟了一個(gè)新的平臺(tái)，積累了設(shè)備的大量運(yùn)行參數(shù)，初步掌握了設(shè)備的運(yùn)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(jìn)行改進(jìn)。（3）監(jiān)測(cè)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(mén)的具備相對(duì)理論基礎(chǔ)的技術(shù)專業(yè)人員，在不斷的實(shí)踐中積累豐富相關(guān)知識(shí)。（4）讓生產(chǎn)線上員工盡可能多的了解此項(xiàng)技術(shù)，提高現(xiàn)場(chǎng)巡檢效率和處理問(wèn)題的能力。（5）進(jìn)一步加大在線監(jiān)測(cè)的覆蓋范圍，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的其他巡檢現(xiàn)象綜合判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。      

     8.結(jié)束語(yǔ)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，是設(shè)備由以往的經(jīng)驗(yàn)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(shí)代工業(yè)發(fā)展的需要，是提升企業(yè)管理，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、智能化工廠的重要環(huán)節(jié)。