冶金企业系统安全解决方案

冶金企业系统安全解决方案
　　ENVADA在线监测故障诊断业务解决方案包含了ENVADA及其合作伙伴的产品与服务，旨在帮助您创造一个安全放心舒适的生产生活空间，使您不再为您的设备安全问题担忧。本方案主要面向冶金行业，介绍企业如何通过在线监测故障诊断业务解决方案来实现安全生产和故障预知。
这是介绍ENVADA解决方案为您的企业所带来好处的成套指南之一：他详细阐述了其它公司通过与ENVADA携手合作所取得的成功。
1. 冶金企业现今的行业形势 您所面临的行业形势
　　钢铁冶金行业是世界上最重要的工业行业之一。该行业本身的特性迫使该行业的公司不断地与业内的其它公司和其它行业的替代产品进行竞争。因此，身处该行业的生产企业必须通过不断地开发新产品、提高生产效率、提高产品质量来应对瞬息万变的市场。所有这些都对钢铁冶金企业的灵敏程度形成了挑战，与此同时，企业还必须满足制造高质量产品、准时交货、保持最低成本等方面的要求。
这就要求将安全生产排在第一位，实现不间断的安全运营。机器性能良好，可预知性的了解机器的突发性故障，磨损度和寿命预测，使企业可以提前预知机器可能产生的各种情况，提前作好准备，以达到保证不间断安全生产，准时交货，保持成本不变的要求。
2. 您的问题 我们的目标 发展方向
　　为了实现不间断安全运营，就要保证机器的正常安全运转，这就需要超前性的实时在线监测，可以在机器还没有发生故障之前就通过机器的各种运行参数预知故障可能出现的情况和出现的时间，这里着重考虑的是避免设备的随机性故障，因为随机性故障最突然，破坏性最大,所造成的损失也最严重。自动在线监测方式与定期监测方式、在线检测离线分析监测方式相比技术水平先进，既避免设备突发性故障又无需专业人员现场操作。这里着重考虑的是预测设备的时间依存性故障和改变设备的维护方式。该技术是在状态监测及故障分析基础上发展起来的，是实现以先进的预知性维护取代以时间为基础的预防性维护的关键技术。
在反映设备状态的各种信号中，应用最广泛的是振动信号，因为振动是引起设备故障的主要原因，设备的各种故障一般在振动信号上有所反映，振动信号包含着各种丰富的信息，而对振动进行测量一般不会影响设备的正常工作，十分方便。安装机械设备振动监测故障诊断系统的必要性和意义主要表现在以下几个方面：
　　1． 通过数据记录和信号分析，在事故发生后为事故分析提供有力的证据，能够减少判断故障的时间，减少事故停机造成的损失；
　　2． 许多故障的发生都有一个由轻到重的发展过程。通过趋势分析和对异常信号的检测，能够早期发现设备潜在的故障，及时采取预防措施，避免或减少事故的发生，延长使用期限，提高设备可用率；
　　3． 通过对设备的状态分析，可以确定合理的检修时机和检修方案，能够促进维修制度从事故维修、定期维修向视情维修的转变，避免不必要的停机，并能通过提高修复速度减少停机时间，节约维修费用；
　　4． 故障诊断专家系统的应用能够解决现场专家不足的问题，能够充分利用领域专家的丰富经验，使故障诊断的整体水平有所提高，从而创造巨大的社会效益和经济效益；
　　5． 振动测试技术也是转子现场动平衡不可缺少的手段。
在线监测技术能对机械设备运行状态做监测及分析，通过实时监测和分析机械设备的故障状态以及随后的发展，不仅可以随时反映机械设备的故障及故障程度，而且可以预示今后什么时间机器的故障达到不可接受的程度而应停机维修，从而能对机械设备施行先进的预知维护，代替传统的以时间为基础的预防性维护，为安全生产提供科学保障。
3. EN8000的特点和优势 您的生产保障 我们的产品 
　　我公司生产的EN8000大型机械振动监测故障诊断专家系统就是基于以上的目的生产设计的。它将为您的设备不间断安全运营提供保障。
EN8000系统总体结构
　　EN8000B系统一般由采集站（智能数据采集箱，也称下位机）及工作站（上位机）组成，二者通过网络集成。采集站实时采集各种信号，并进行分析、存储和显示。采集站只能作波形、频谱和趋势等简单分析，而其他复杂的分析和故障诊断就要在工作站才能进行，这种分工最大限度地简化采集站上的操作，保证其数据采集和存储的可靠性。
　　工作站可为任何处于控制室、办公室甚至远在千里之外的运行Windows操作系统的计算机，只要此计算机可通过网络与采集站连接并安装En8000B工作站软件。在工作站上可实时监测现场设备的运行状态、对历史数据进行故障分析诊断、备份历史数据、修改系统参数、备份系统参数、升级系统程序等。
　　如果测点较多，采集站数量多于4个，或同时工作的工作站数量较多，为提高系统处理性能，可增设数据服务器。数据服务器接收、处理和存储采集站的实时数据，同时为工作站提供数据服务。

EN8000系统的特点
　　硬件采用模块化结构，安装、维护、更换方便，可靠性好。每个振动量模板为4路，模拟量板和开关量板均为32路，可任意组合配置。其中某一通道或某一模块故障不会影响其他通道或其他模块正常工作，用户仅需自行更换发生故障的模块即可解决此类故障（我公司会提供一定量的模块备件）。
　　EN8000的诊断知识库为开放式结构，用户可以将长期运行维护中积累的经验和知识加入知识库。
　　EN8000除了一般振动分析系统所具有的各种振动图谱外，还有自己的特有功能，如：
　　◇轴系运动仿真图
　　◇相关趋势分析（横坐标和纵坐标可任意选，时间段可任◇意设定）
　　◇多种动平衡计算
　　◇完备的数据库管理
　　◇远程诊断分析等等
　　EN8000系统采用中文Windows 2000操作系统，具有丰富的实时多任务、虚拟存储、文件管理和网络管理等功能，主要软件在Delphi 6.0编程环境下开发，具有强大的图形显示、数据库管理和网络通讯等编程功能。二次开发能力强，与其它系统具有良好的兼容性。全中文下拉式菜单，用户界面十分友好，操作使用极其方便。具有齐全的针对轧机机械设备故障分析的信号处理功能和完善的故障诊断专家系统功能。

EN8000系统的功能
　　1. 实时连续的数据采集显示功能
　　·具有完备可靠的现场信号拾取功能；
　　·准连续、极高速、同步整周期采集存储设备的所有振动信号；
　　·可高速准确的采集转速及与设备状况有关的过程参数；
　　·动态显示设备的运行状态。
　　2. 灵活方便的组态软件
　　提供组态软件，可以根据需要任意组合实时监测显示画面，满足用户多方面的要求，提高工作效率。
　　3. 可以自动识别设备的运行状态
　　·正常运行状态；
　　·开停机状态；
　　·空载状态、振动异常状态等。
　　4. 可以自动形成多种完备的数据库，实现事故追忆
　　·历史数据库包括：小时数据库，天数据库，月数据库和年数据库；
　　·事件数据库：包括开停机事件，异常变化事件，报警事件等；
　　5. 提供齐全的振动分析功能
　　·时域分析：波形、轴心轨迹、轴心位置、轴系运动仿真；
　　·频域分析：频谱、瀑布图、倒频谱、包络谱、细化谱、相位图、小波变换；
　　·变速过程：波特图、极坐标图、级联图；
　　·趋势分析和相关趋势分析；
　　·对比分析；
　　6. 提供完备的故障诊断专家系统
　　具有适应不同诊断对象的知识库，能够对诊断知识库进行维护。具有强大的征兆自动获取能力，可自动诊断和对话诊断设备常见的振动故障。
　　7. 具有多种平衡计算方法
　　·最小二乘法影响系数计算和动平衡计算；
　　·谐分量法影响系数计算和动平衡计算；
　　·矢量加减运算、剩余振动估算等功能。
　　8. 具有强大的网络功能
　　采用TCP/IP通讯协议和Winsock编程，可提供快速、安全、可靠的远程服务网络接口，实现远程监测和故障诊断。
　　9. 硬件采用积木式模块化的集散型主从分布式结构，可靠性高，维护方便。
　　10. 应用软件全部自行研制，与其它系统具有良好的兼容性，能够及时充分满足用户的特殊要求。

4. 具体案例：武汉钢铁集团公司第二热轧带钢厂 案例研究
　　1. 案例简介
　　武汉钢铁（集团）公司第二热轧带钢厂2250mm热轧带钢是目前我国最宽的热带钢轧机，是国内第一个要求对热轧生产线的全过程进行在线监测和诊断的轧机生产线，监测的设备包括30余台减速机、人字齿轮机座和风机等，测点多达200余个，选用北京英华达公司生产的EN8000振动监测故障诊断专家系统。
　　对轧钢机械的齿轮和滚动轴承进行故障诊断，困难较大，主要原因是涉及的知识范围广，信号传递途径复杂，影响因素多，信号分析过程较难理解，并且缺少典型案例和故障诊断经验等。由于轧钢机械的振动是一个复杂的物理现象，难以建立故障定量判断标准，目前主要依靠相对判断标准和对比分析进行诊断。
　　目前，武钢第二热轧厂刚投入生产，各种设备的振动较小，表明设备的状态比较正常。随着生产量的增加和时间的延长，不可避免会出现一些故障。由于轧钢机械振动故障频率范围较宽，特别是由于转速较低，存在较多的低频成分，而加速度传感器对低频振动不敏感，因此，我们引入测量轴振动的位移传感器（涡流传感器）。例如，磨损是轴承最常见的现象，通过采用涡流传感器，不间断地测量探头与旋转轴之间的相对间隙变化，可以发现轴承因磨损而发生的径向间隙的变化，做到故障的准确诊断。此外，采用灵活的数据采集方法和现代信号处理技术，能够在复杂的频域信号中准确识别轴频、齿轮啮合频率及滚动体通过频率等故障特征频率成分，特别是可以通过历史数据的对比分析和不同运行工况的对比分析，识别设备的状态以及故障发生和发展的趋势。
　　现今，虽然有的热轧厂实现了关键设备的在线监测，但由于缺乏有效的分析手段，发挥的作用有限。对于连续化、自动化程度很高的热轧生产线，生产的异常中断将造成巨大的经济损失。随着设备故障诊断技术的不断完善，采用在线监测故障诊断系统成为必然趋势。
　　EN8000系统采用工业组态方式，能够在线编辑所要监测的数据（如幅值，特征参数，特征频率幅值等）以及表现形式（如示意图、棒图、表格、数字和曲线等）。
　　系统具有适用于齿轮和滚动轴承的倒频谱分析、包络分析、细化谱分析和小波变换等振动分析方法，能够准确识别轴频、齿轮啮合频率及滚动体通过频率等故障特征频率成分；能够通过历史数据的对比以及不同运行工况的对比，把握设备的运行状态，识别故障发生和发展的趋势。
　　本系统是基于减速机的结构特点、齿轮、轴承和风机的故障机理以及现代信号处理技术、计算机技术、人工智能技术和网络通讯技术等建立的，具有先进性、可靠性、实用性和可扩展性等特点。系统由传感器、智能数采箱、状态数据服务器、工程师站及监测分析和故障诊断软件组成，其主要功能包括数据采集和存储、振动监测、信号分析和故障诊断专家系统等。
　　本系统可以实现2250mm热轧带钢工厂机械设备运行状态的监测、设备运行寿命的预测、设备故障的及时发现和原因分析以及设备预测性维修的指导。可以及时发现设备轴承、齿轮、传动轴、连接螺栓、润滑等本体零部件的缺陷情况和相连部件的故障情况并及时报警和提出指导性的处理信息，从而避免非计划停机。
　　本系统采用星型网络方式接入厂内局域网系统站，并接受外部网络的信息和向外部网络提供系统信息以及数据交换。
　　2 EN8000系统结构
　　在武钢第二热轧厂振动监测与故障诊断系统中，共有190多个键相和振动测点，需要配置10个EN8000智能数采箱。每个数采箱有9个插槽可用于自由配置测量模块。为便于现场安装和监测，为每个数采箱提供1个标准机柜，机柜内配一台15″CRT显示器和键盘。
状态数据服务器用于存储实时数据、历史数据（小时数据，天数据，月数据，年数据，原始比较数据）和事件数据等，并负责与其它计算机的数据交换。
　　工程师站配一台工业控制机（上位机）、一台CRT和一台CANON彩色打印机。上位机主要用于故障诊断分析。
　　3 EN8000系统主要功能
　　　3.1系统配置
　　在系统配置菜单中，可以对保证系统正常工作的各种参数进行设置。通过系统配置，在不改变软件的前提下，可以满足修改监测设备参数的需要。系统配置具有密码保护功能。在系统构成中，可以设置系统名称、采集箱的个数、采集板的数量和通道类型等。在通道设置中，可以设置通道的名称、单位、量程上下限和报警上下限等。在设备参数中，可以设置齿轮齿数、传动比、轴承节径、滚动体直径和滚动体数目等。在采集存储中，可以设置不同的数据库的记录间隔和时间长度等。
在用户菜单中，可以设置用户个数、用户密码和用户权限等。

　　　3.2 状态监测
　　

　　提供棒图、数字和曲线形式，典型设备的图片库和绘图工具，对实时监测画面进行组态设计，出现异常时具有声、光报警功能。
　　　3.3 信号分析

　　EN8000系统具有多种信号分析功能，主要有：
　　时域分析：波形及其特征参数、轴心轨迹、轴心位置、趋势分析；
　　频域分析：频谱及其特征参数、细化谱、倒频谱、瀑布图、滤波分析；
　　变速分析：波特图、极坐标图、级联图；
　　时频分析：小波变换。
　　相关趋势分析：可分析任一个或多个参量相对某个参量的变化趋势。
　　　对比分析：能够对历史数据以及不同运行工况的数据进行对比分析。
　　信号分析为故障诊断提供了重要手段。对于各种图形，系统提供了详细的使用方法。为了更好地诊断故障，对于一些信号分析方法进行了处理。例如，在波形图中，除了可以显示振动的峰峰值外，还可以显示振动的绝对均值、有效值、歪度、峭度和波峰因子等，在频谱图中，可以显示振动的幅值、中心频率、均方频率和频率方差等。并可以显示原始的波形、频谱图和经过滤波（低通、高通、带通和带阻）的波形、频谱图。

　　　3.4 故障诊断专家系统
　　故障诊断的本质是要判断故障和征兆之间的因果关系。EN8000故障诊断专家系统是根据故障诊断问题的特点和要求，在Windows环境下开发的，具有以下主要功能。
　　　　3.4.1 专家诊断功能
　　采用基于规则、模型和案例相结合的推理模式，运用正反向混合推理策略，根据自动获取的故障征兆，采用在线诊断和离线诊断两种方式，对轧钢机械故障进行自动诊断。同时，系统还具有对话诊断、诊断结果的解释、诊断结果存储和事故追忆等功能。
　　　　3.4.2 知识库管理功能
　　建立适用于齿轮、轴承和风机的开放的知识库系统，可以诊断不平衡、不对中、松动、轴承间隙增大、齿轮磨损、点蚀、偏心、局部断齿、轴承内圈故障、轴承外圈故障和滚动体故障等。在系统的应用过程中，根据诊断对象的特点和经验积累，通过知识库管理系统可以增加、修改、删除有关的故障、特征和诊断规则，保证知识库的完整和正确。同时，还提供典型故障图谱，常见故障机理和特征及故障案例等。

　　　3.5 寿命预测
　　由于轧机机械设备的故障发展大多数是渐进性的，有疲劳和磨损的特征，随着使用时间的加长而逐步丧失其功能，并且使用期限的长短与设备运行工况有密切的关系，因此进行寿命分析和预测是必要的。根据有关公式和表格可以计算轴承、齿轮和转子的额定寿命，并根据设备的实际运行历史和当前工况，预测设备的剩余寿命。
　　4. EN8000系统主要特点
　　⑴数采箱采用模块化结构，安装、维护、更换方便，可靠性好。
　　⑵采用工业组态方式，能够在线编辑所要监测的数据以及表现形式。
　　⑶具有适用于齿轮和滚动轴承的滤波分析、倒频谱分析、包络分析、细化谱分析和小波变换等振动分析方法。
　　⑷故障诊断专家系统具有征兆获取、自动诊断、对话诊断以及诊断结果的存储等功能。
　　⑸采用中文Windows操作系统，用户界面十分友好，操作使用极其方便。

 

　　5. EN8000系统安装描述
　　武汉钢铁（集团）公司第二热轧带钢厂2250mm热联扎机组“EN8000轧机机械设备在线监测和故障诊断系统”共有10台EN8000数采箱，一台上位机和一台数据服务器构成。
　　1#EN8000数采箱用于采集定宽夹送辊减速机和定宽压力主传动减速机的相关振动；
　　2#EN8000数采箱用于采集R1粗轧机主传动减速机，R1粗轧机人字齿轮机座和R1粗轧机压下传动减速机的相关振动；
　　3#EN8000数采箱用于E2立辊轧机两台传动减速机和R2粗轧机压下传动减速机的相关振动；
　　4#EN8000数采箱用于采集F1、F2精轧机主传动减速机和人字齿轮机座的相关振动；
　　5#EN8000数采箱用于采集F3、F4精轧机主传动减速机和人字齿轮机座的相关振动；
　　6#EN8000数采箱用于采集F5、F6、F7精轧机人字齿轮机座和切头飞剪的相关振动；
　　7#EN8000数采箱用于采集1#、2#、3#卷曲夹送辊减速机和卷曲卷筒减速机的相关振动；
　　8#EN8000数采箱用于采集横切线中开卷卷筒减速机和横切切边剪的相关振动；
　　9#EN8000数采箱用于采集平整线中的平整开卷传动减速机，平整主传动减速机和平整卷取传动减速机的相关振动；
　　10#EN8000数采箱用于采集1#加热炉1#、2#风机，2#加热炉1#、2#风机的相关振动。
　　“EN8000轧机机械设备在线监测和故障诊断系统”的数据服务器机柜位于精轧信息室内，上位机位于精轧信息室内计算机桌上。1—　　　　　10#EN8000数采箱机柜分别通过一根四模光纤和数据服务器机柜中的光纤收发器连接入CISCO交换机，上位机通过一根五类网络线接入CISCO交换机，形成网络。
　　所有这一切，都将有力地保证本项目在技术上处于世界先进水平，并保证本项目顺利实施、成功投用和长期稳定的运行，为机组安全、经济运行发挥重要作用。
为了您的安全，携手ENVADA
　　在实现安全运营的道路上，仅凭技术是远远不够的。选择ENVADA，与具有丰富经验的业务专家进行合作。让ENVADA的研发部门与多年来所　　积累的丰富经验为您服务。
　　作为振动监测和故障诊断行业的国内发展引路人，ENVADA拥有多年的丰富经验，也使其成为安全运营保护和实现更高商业价值的领导者。　　如果您的公司正在为安全生产和定期维修的麻烦而苦恼，ENVADA将是您的最佳选择。

http://www.kehaoauto.com.cn/article/2006-3-13/170-1.htm