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水泥行業
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水泥行業潤滑系統在線監測診斷與分析




一、概述

隨著水泥工業的發展,水泥機械箱大型化、高速化、自動化邁進,然而水泥機械由于負載重、粉塵大、溫度高、密封不良、重載起動等不利條件,尤為體現在生產設備立磨、回轉窯、球磨機等其余主輔機設備,因而設備潤滑管理顯得極其重要?,F有解決方式基本通過傳統的離線取油進行化驗分析,據統計水泥廠機械設備60%以上是由于潤滑不良造成的,因此加強工業設備主輔機潤滑系統油質與磨損變化視情管理運維是減少維修費用、降低配件消耗、提高設備運轉率、節約能源的主要途徑。隨著水泥工業的發展,水泥機械箱大型化、高速化、自動化邁進,然而水泥機械由于負載重、粉塵大、溫度高、密封不良、重載起動等不利條件,尤為體現在生產設備立磨、回轉窯、球磨機等其余主輔機設備,因而設備潤滑管理顯得極其重要?,F有解決方式基本通過傳統的離線取油進行化驗分析,據統計水泥廠機械設備60%以上是由于潤滑不良造成的,因此加強工業設備主輔機潤滑系統油質與磨損變化視情管理運維是減少維修費用、降低配件消耗、提高設備運轉率、節約能源的主要途徑。
如上圖主機立磨設備為例,如立磨減速機安裝在磨機內部的磨盤之下,不僅要傳遞轉動磨盤所需的轉矩,還要承受磨盤的重量和磨輥對磨盤施加的研磨。減速箱的所有支承軸承均采用滾動軸承,它承受立式磨機的軸向推力。工作時軸瓦直接浸泡在油池中,并經過環形噴嘴不斷提供新鮮潤滑油,因而潤滑介質尤為重要,其介質屬性起著能量傳遞、系統潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。設備潤滑系統難免會受到各種因素的影響,如水的污染、機械雜質以及其它外界污染、氧化物的進入;同時,油液本身在高溫、高壓、重載的運行工況下也會氧化變質;油液的污染形式通常是金屬磨粒、氧化物、油泥、結碳、水分、沉淀物、燃油以及氫、氯、熱、電、空氣等造成的污染,然而機械設備80%的隱患來自于潤滑油及機理磨損是諸多主輔機設備失效的主要原因。
然而,離線油液分析的有50%沒有發現問題,45%顯示失效即將發生,僅5%檢測出嚴重問題。這樣消耗了大量人力物力,卻無法及時診斷題,因此實時油液在線監測十分必要。
由于現在大型水泥設備國產化的快速發展,對于大型(回轉窯、球磨機)和關鍵設備(回轉窯和立磨主減速機、球磨機)在線監測的要求也越來越緊迫,能否解決設備在生產中的安全性是水泥生產的關鍵所在。該方案主要是針對現在水泥企業對于設備的很多潛在的故障特征不能及時的發現而導致水泥生產線的不連續性等問題,從而提出一套完善企業己存在的監測方法以及提高企業對設備潛在故障的預判能力,使水泥的生產能夠連續、穩定、高效的運行的方案。

二、現 狀
我國的水泥生產線規模層次不齊,其中以5000t/d的規模最多。水泥生產最關鍵環節是熟料的般燒 熟料鍛燒的質量直接影響水泥的質量和企業的效益。熟料的般燒過程是一個連續的過程,水泥回轉窯的運行是一天24小時不間斷的運轉。根據統計資料顯示由設備故障造成的停窯大約占到停窯總時間的一半,所以水泥生產線設備的連續、穩定、高效運行直接決定著水泥企業的產量、效率和經濟效益。以5000t/d的水泥生產線為例,每天的熟料產量是5000t, 如果設備停機維修期能縮短一個星期,就能使熟料產量增加3.5萬噸,如果按每噸300元計算, 就將近1050萬元。對于大型水泥企業,如果停產一天,其所造成的直接經濟損失高達150萬元。所以水泥企業設備一旦發生故障,輕者造成無法完成任務, 重者有可能造成重大的生產安全事故。
由于現在大型水泥設備國產化的快速發展,對于大型(回轉窯、球磨機)和關鍵設備(回轉窯和立磨主減速機、球磨機)在線監測的要求也越來越緊迫,能否解決設備在生產中的安全性是水泥生產的關鍵所在。該方案主要是針對現在水 泥企業對于設備的很多潛在的故障特征不能及時的發現而導致水泥生產線的不連續性等問題,從而提出一套完善企業己存在的監測方法以及提高企業對設備潛在故障的預判能力,使水泥的生產能夠連續、穩定、高效的運行的方案。
在立磨、立磨主減速機、回轉窯及球磨機上應用油液和磨損綜合監測技術,實時監測機組的潤滑油品質、磨損以及溫度等參數可以實現預知維修,實現維修體制的轉變。采用預知維修和故障診斷技術可以延長機組連續運行的周期;做到對機組的狀態心中有數,從而針對不同的機組采取不同的措施。屬于正常運行狀態的機組,按例行方法繼續監測;屬于狀態劣化和故障進行性發展的機組,重點監測;而個別故障嚴重發展的機組,應及時進行診斷和停機檢修,同時根據預測結果,可針對性地準備有關零部件的備件。這樣可以大大減少盲目維修及突發性事故停機時間、延長機組的使用壽命、提高企業的綜合經濟效益。
油液是機械設備的“血液”貫穿于設備全生命周期,它在機械設備中起著密封、潤滑、減磨、冷卻、清洗、減振和防腐等重要作用,潤滑油污染物有塵埃、雜質、和水分,在一定程度上無一不與機械設備的使用狀態相關聯,同時作為一種載體,在用潤滑油中蘊藏著豐富的運動副表面摩擦機理的信息。對其設備摩擦咬合所攜帶磨損產物分析,可有效地評估機械設備的磨損狀態。實施油液在線監測就如同給設備實時進行“抽血”化驗分析,用最科學、最直觀的數據幫助工作人員及早地發現某些故障信號,從而及時維護,避免故障發生,延長使用壽命。其各項物理化學特征也能反映機組各部件的運行狀況,如微量磨損金屬含量趨勢能反映設備(軸承)的磨損狀況;清潔度是否達標、是否吸收有溶解水、氧化是否加速直接影響抗燃油系統的做功精度以及是否會出現緊急停機。故冶金廠一般定期對油品的化學和物理性能進行化驗和分析。然而,潤滑油難免會受到各種因素的影響,如水的污染,機械雜質,以及其它外界污染物的進入;同時,油液本身在高溫、高壓、重載的運行工況下也會氧化變質。嚴重時會導致機組燒瓦、大軸彎曲、轉子動靜磨擦甚至整機損壞等惡性事故的發生。而如上所述的外界或內部產生的水和污染物短期內聚集或突然增加,設備的早期磨損故障,通過常規檢驗是不可能預測的。并且檢測報告具有較大的滯后性,不能反映實際的工況。因此,對機組組油液在線監測變的越來越重要。在2013年華電集團內火電機組非停統計中,因輔機潤滑原因引起非?;蚪党隽κ录既攴峭J录械?6.7%。因此,強化對主機組及其重要輔機的油系統的管理與監控,才能做到防患于未然
水泥行業主機及其輔機潤滑系統油液品質和磨損狀態在線監測已經成為新的前沿技術并加以推廣。未來的技術提升已將預測性維修,改善可靠性作為主要目標。因此實時在線監測機組的振動以及潤滑系統的工況與磨損狀況,能及時發現早期故障征兆,采用相應的解決措施以防止重大事故的發生。這也是目前國際上提倡的“預防性維護”措施;如美孚石油(Mobil)的Signum的項目和殼牌公司(Shell)的潤滑管理均是以此為基礎。
三、解決方法

水泥行業主機設備立磨、回轉窯、球磨機等其重要主輔機潤滑(液壓)系統汽乳化劣變污染與軸承磨損情況直接關系到機組運行的安全和經濟性,然而對于立磨工業結構關鍵的三大部件主減速機、磨輥主軸、液壓潤滑裝置重要部件,也是最容易出現故障的環節,正確使用和預防性維護減少系統故障,安全生產,提高功效保障尤為重要。
主機設備“立磨”減速機、軸承、液壓裝置在用潤滑油質劣化的主要原因有塵埃、雜質、和水分。水分使潤滑油乳化、使添加劑分解、促進油品的氧化及增強低分子有機酸對機械的腐蝕,影響油品低溫流動性,破壞油膜的連續性和強度,降低油的運動粘度,惡化潤滑性能,改變軸承動、靜特性,能使油液產生酸性物質腐蝕元件,并生成氧化鐵顆粒,加劇磨損和金屬脫落。所以潤滑油的監測主要監測兩個方面,第一,實時監測軸承的磨損情況;第二,實時監測潤滑油的乳化劣變趨勢分析。
因此,可對立磨及其重要主輔機實施油品狀態機理變化進行在線連續監測,可以實時、自動、連續地采集分析和存儲立磨及其重要輔機軸承(瓦)等液壓、傳動裝置潤滑系統的各種數據,提供完整的軸承(瓦)等液壓、傳動裝置設備潤滑與磨損檔案。
如對液壓系統的清潔度進行在線監測,在清潔度超標時監測設備輸出開關量,實時控制離線精濾機進行濾油,不僅可以將汽輪機油質控制在系統所要求的方針清潔度范圍內,還可憑據汽輪機油清潔度的變化情況實時發現機組運行中泛起的異常情況,在故障早期階段接納措施,避免油污染風險的發生,保證機組平安靠得住的運行。也可針對傳動系統潤滑系統粘度、水分等軸承磨損實施監測,及時發現油質的乳化劣變與設備(軸承)磨損定量分析評定故障及預警提示。
潤滑油油品監測分為離線監測和在線監測兩種,其中在線監測是油液監測未來發展的重要方向,具有自動、智能、網絡化和遠程化的特點,對此應現代化企業裝備連續、長壽命作業需要,結合國內外相關油液監測傳感器技術發展,針對各行業關鍵機組潤滑磨損特點,公司開發研制一套高集成化‘油液智能在線系統’裝置(如下圖)。


1 傳動、液壓、動力潤滑系統綜合在線監測拓撲圖


此采集系統可依據設備工況環境綜合選配傳感器微量水分、粘度、介電常數、污染度、溫密度等磨損監測于一體,采用在線式旁路取油方案,取油口安裝在精過濾系統之前。監測系統實時在線測試油液品質與設備磨損后,采用網絡信號將數據發送至上位機,實現遠程油液品質和設備磨損的在線監測。
四、規范標準
系統的硬件和軟件技術符合有關的國家標準和行業標準,達到或超過項目規定的技術指標。當有多種標準、準則和規定可以執行時,必須采用最嚴格的標準來完成。

表2 系統相關的部分標準

標準號

名稱

DIN EN60721-3

環境條件分類

EN50178-1998

用于電力安裝的電力設備

IEC 60204-11-2000/EN60204-11-2001

機械電氣設備

ISO 13374

機器的狀態監測和診斷數據處理、通信和表達

CE

歐盟電子產品質量標準

ISO 9001

ISO 質量認證體系

GB11920-98

電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件

GB4720-84

低壓電器電控設備

JB616-84

電力系統二次電路用屏(臺)通用技術條件

IEC144

低壓開關和控制設備的外殼防護等級

2004/108/EC

電磁兼容性EMC指導

2006/95/EC

特定電壓范圍內-低壓指導

IEC 61000

電磁諧波兼容標準

EN60505-2000

電氣絕緣系統的合格性與評價

GBT14549-1993

電能質量 公用電網諧波

IEEE 519-1992

電源系統的諧波控制的推薦實施規范和要求

IEC61000-4-5:2005

浪涌防護標準


五、可行性分析

針對上述水泥廠關鍵主輔機存在的運行工況等設備潤滑情況,開展實施主機立磨等及其輔機設備軸承、齒輪潤滑與液壓系統實行“油液智能在線監測”勢在必行,采用此裝置能夠實時在線監測油液變化狀態分析,還能夠準確掌握設備運行磨損元素定量分析甄別。該在線監測技術是基于主動的維護模式PAP(Predict and Prevent),重點在于應需式監測(以信息傳送為主)、信息融合分析、產品全生命周期檢測、系統維護優化的技術開發與應用。產品和設備的維護體現了預防性要求,達到近乎于零的故障及自我維護,提高電廠安全生產能力。
其產品裝置技術能夠實時的監測潤滑油和液壓油等污染度(金屬顆粒度)指標、水分指標、粘度指標以及油液品質指標(油液介電常數 油液溫度 油液密度),同時更進一步的監測(傳動、液壓、軸承、動力)設備油品劣化與磨損數據采集,形成關于設備的兩套健康檔案(磨損檔案以及油品檔案)。通過以上途徑在系統的應用層建立設備運行狀態數據庫,就能夠實時描繪出在用油品老化的趨勢以設備運行的磨損程度評估,從而指導設備運維及油品壽命更換,避免突發以及非計劃停機事故(如液壓油污染度超標液壓系統失效)的發生。而是把注意力更多放在提高設備的可用性上,希望通過對機組運行參數全面的連續監測分析,獲取機組每時每刻運行狀況的信息,做出正確的判斷和預測,達到實現狀態檢修的目的。
通過對潤滑系統與液壓系統的油品實施在線監測診斷分析可實現以下可行性目標:
⑴該項目實施后,能夠極大地提高立磨及其輔機油質在線監測能力,通過實時檢測油液中磨損顆粒的大小和數目以及監測油液系統中的油液粘度、溫度和水分,綜合計算油液主要參數結果,進而對油液的實時工作狀態做出評估,并結合歷史數據以及故障診斷技術,實現立磨及其輔機油液系統的實時在線監測和故障診斷,為立磨設備油質分析視情維護研究奠定基礎,降低檢修維護費用。
⑵在設備運行的情況下對在用油潤滑(液壓)系統其主輔機組傳動、軸瓦、液壓部件狀態進行自動數據采集和分析,對其機械狀態給出評估,并給運行和檢修人員提出可操作的信息,避免或減少非正常停機,提高機組的可用性。
⑶早期機械運行故障識別采取提示實施解決,改善大型工業裝備機組運行安全性。
⑷優化運行過程視情管理提高機組使用壽命,延長機組使用時間以及做功效率。
⑸及時發現和監測非正常和故障運行狀況并確定原因,對維修進行事先計劃布置,達到延長維修間隔,縮短維修時間,提高設備利用率,減少維修費用。
⑹智能自學習系統,可以自動學習每種油品的換油參數,當油品到了需要更換的時候,系統可自動提示(聲光閃爍)。
⑺采用大數據以及基于細胞自動機的數據融合算法(系統獨有),形成時刻修正的故障邊界。統計汽輪機設備在不同工作環境(磨粒濃度/尺寸、溫度、粘度等等)下的有效工作時間,透過隨機因素的干擾,將傳感器監測到的實時性狀態數      據轉變為能夠直接反映設備運行壽命的統計型概要信息,基于此構造潛在故障預測模型是大型發電機組運維的關鍵。如下圖3所示:

圖3-1 利用大量樣本數據對比分析



視情維修、風險維修、以可靠性為中心的維修等預測性維修方法,是復雜的系統工程方法,此類方法非常注重使用檢查模型、功能檢測模型、定期更換模型、故障風險模型、可用度模型、費用模型等數學模型的支持作用。沒有對設備實際狀況、故障模式、危害因素的精確掌握,沒有對包含故障開始發生點、潛在故障點、功能故障點及由潛在故障發展到功能故障的時間歷程的準確把握,預測性維修根本無從談起,組成的一個綜合性的在線自動監測體系。

圖3-2  設備全生命周期曲線分析


(一)油液與磨損監測傳感器技術可行性
該傳感器技術能夠實時的監測潤滑油水分、粘度、污染度以及油液品質指標(油液介電常數 油液溫度 油液密度),同時更進一步的監測設備(傳動、軸承、液壓)等部件磨損變化,通過以上途徑在系統的應用層建立設備運行狀態數據庫,就能夠實時描繪出油液老化的趨勢以及設備運行的磨損程度,從而指導設備的運維以及更換油液,避免突發以及非計劃停機事故的發生。
油液在線監測是設備潤滑磨損狀態監測與實時診斷技術的重要發展方向,而監測儀器的開發與選擇是這一故障診斷技術實現準確監測應用的關鍵。在對當前國內外油液磨損顆粒在線監測傳感器、油質在線監測傳感器、油液多信息集成在線監測儀器及應用技術介紹基礎上,給予了當前油液在線監測傳感器技術的相關評述,為油液在線監測技術的研究、應用及推廣提供一定幫助。
通過對潤滑系統油液實時在線監測能各主要傳感器應用具有以下監測可行性功能:
1.磨粒監測
潤滑油中的磨粒是有關磨損狀態的重要信息載體, 通過監測、測量和分析機械裝置產生的磨損顆粒, 可以得到工作表面的狀態, 以及是否可承受進一步的磨損等有用信息, 大多數機器失效期的磨粒特征尺寸, 多在40um--200um 之間。而這些信息是充分發揮磨損部件的工作壽命的重要依據。
2.粘度監測
粘度就是液體的內摩擦力,當液體受外力流動時分子間的阻力即為粘度。用它評價液體流動性,它是潤滑油的分類分級、質量鑒別和確定用途的重要指標。不同運動粘度的潤滑油(一般使用粘度等級為32#或46#的齒輪油)會形成比較厚的油膜,對機械的摩擦會起到保護的作用。為了防止齒輪箱運動零件間的接觸面磨損,潤滑油必須有足夠的粘度,以便在各種運轉溫度下都能在運動零件間形成油膜,從而使得齒輪箱順暢運轉;
粘度是油品劣化的重要報警指標。油品被其他油品或雜質污染,粘度會降低或者增高;粘度偏高,則預示潤滑油被高粘度有或水污染,同時油品氧化嚴重時,粘度會增高;粘度偏低,則預示潤滑油被燃油、低粘度油污染。粘度監測的警告量級是出廠油品的±5%,失效量級是出廠油品的±10%。
3.水分監測
潤滑油中混入水后,會與水發生親合作用而使油液乳化生成乳化液,降低了潤滑性能;同時水與潤滑油中的硫、氯離子作用生成硫酸和鹽酸,將加速潤滑油的劣化,使潤滑油失去潤滑作用。
水分來源一般為:冷卻地水管滲漏使水進入油中;密封不好,外部水經密封不良處進入;濕熱氣候及溫差變化大情況下,油箱呼吸帶入。一般情況下,油品水分含量的警告量級為大于新油的0.1%,失效量級為大于新油的0.3%。
研究表明,減少潤滑油的含水量,可以顯著延長滾動軸承的疲勞壽命。Timken研究結果表明:含水量400ppm水分的油品比含100ppm水分的油品使軸承壽命降低48%;SKF研究結果表明:含500ppm水分的油品比含100ppm水分的油品使軸承壽命降低50%。圖  Timken研究結果



4.介電常數監測
介電常數是整體反映在用油整體品質的指標,通過實驗結果表明:隨著潤滑油含水、總酸值、含鐵的增加,潤滑油介電常數變化趨勢一致。故使用介電常數作為評價潤滑油衰變程度的綜合指標。


介電常數與油液理化指標的聯帶關系



5.清潔度監測
機械動力裝置機構的液壓系統中液壓油不可避免地含有各種雜質。其主要來源有:雖經清洗仍然殘留在液壓系統中的機械雜質,如水垢、鑄砂、鐵屑、油漆皮和棉紗屑等;外部進入液壓系統的雜志,如經加油口、防塵圈等處進入的灰塵;工作過程中產生的雜質,如密封件受液壓作用形成的碎片、運動件相對磨損產生的金屬粉末、油液因氧化變質產生的膠質、瀝青質、碳渣等。上述雜質混入液壓油后,隨著液壓油的循環作用,將到處起破壞作用,嚴重妨礙液壓機構的正常工作。如:使液壓元件中相對運動部件之間的很小間隙以及節流小孔和縫隙卡死或者堵塞;破壞相對運動部件之間的油膜,劃傷間隙表面,增大內部泄露,降低效率;加劇油液的化學作用,使油液變質。統計表明,液壓系統75%以上的故障起源于油液的顆粒污染,因此對油液污染狀況進行測定便成為液壓系統發展的一個重要課題。下圖表示控制污染和延長的設備壽命的關系:
從圖中可以看出隨著污染物等級的下降,不同的機械結構延長的使用壽命不等,尤其在液壓系統(紅色曲線)增加的壽命較高。
(二)綜合監測技術可行性

在不停機的情況下對汽輪機系統的狀態進行自動的數據采集和分析,對其機械狀態給出評估,并給運行和檢修人員提出可操作的信息,避免或減少非正常停機,提高機組的可用性。



早期故障識別及時采取措施,改善設備運行安全性。
優化運行過程提高機組使用壽命,延長機組使用時間。
及時發現和監測非正常和故障運行狀況并確定原因,對維修進行事先計劃布置,達到延長維修間隔,縮短維修時間,提高設備利用率,減少維修費用。

(三)方案實施可行性
在本綜合監測系統實施中,對于油液與磨損監測系統的部署,該前端監測模塊需要接入機組的潤滑系統中,并建立串聯主路或者并聯旁路取油的方式,需要對管路進行改造。由于油液與磨損監測前端監測模塊配備了可以定制的安裝轉接頭,這使油液監測系統的安裝工作簡便。
六、主要技術指標
(一)產品概述
油液在線監測系統是一套以在線自動分析儀器為核心,運用現代化傳感器技術、自動化測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測體系如下圖所示。


油液在線監測系統示意圖



油液與磨損綜合在線狀態監測診斷系統由現場數據采集模塊(包括油液數據采集站、磨損監測傳感器、油液水分傳感器、油液品質傳感器、信號傳輸線纜等)、本地服務器、遠程診斷中心構成。通過安裝在潤滑油路安裝在線磨損監測傳感器與油液傳感器實現對機械的監測,利用信號線纜實現機組運行數據與在線狀態監測系統采集器之間傳輸,通過通信網絡將前端采集數據發送至中控室本地服務器進行處理和儲存,并進行初步的數據分析與診斷。對于報警數據,在外網開通情況下,利用VPN等方式將數據傳輸至遠程診斷中心,以便診斷專家查看和分析數據以及生成檢測報告,保證設備安全運行。
(二)使用環境
該系統滿足海拔高度為4000m內穩定運行,生存溫度:-50℃~+85℃,工作溫度為:-40℃~+80℃。
適用于長期機械振動、多沙塵、高鹽霧等環境,高性能防雷擊保護和電子兼容能力,提高了系統環境適用能力。
(三)外形尺寸和安裝要求
數據采集監測站外形尺寸:長×寬×高= 420×340×153.5mm



數據采集站與安裝尺寸



油液監測模塊安裝在回油端,油液監測器內含磨損監測、水分監測、粘度監測、品質監測以及油溫監測傳感器。油液監測采集器對前端監測器進行數據采集,并轉換為TCP/IP或使用無線信號傳輸;在原始油管為金屬管路的情況下采用旁路在線取油方式(需加泵)。在主控室通過交換機方式將信號送給數據服務器,監控終端連接數據服務器由于信息化監控軟件的運行。
(四)油液在線監測傳感器
在線油品監測分析系統采用的傳感器有磨損檢測傳感器、品質檢測傳感器、水分檢測傳感器。磨損檢測傳感器用于檢測油中鐵磁性顆粒以及非鐵磁性顆粒的大小與數量,并能自行設計大小區間,檢測原理為電磁感應原理,不受油中氣泡影響。品質檢測傳感器用于檢測油的介電常數和運動粘度,檢測原理為音叉式諧振原理。水分檢測傳感器用于檢測油中微水含量,檢測原理為薄膜電容原理。
磨損傳感器對于鐵磁性顆粒、非鐵磁性顆粒檢測范圍和檢測率應滿足表的要求。


表6 鐵磁性顆粒和非鐵磁性顆粒檢測范圍和檢測率



表7  油液污染清潔度傳感器參數



表8 油液品質傳感器參數



表9  油液水分檢測傳感器參數


(五)系統軟件技術性能
現場服務器上運行專用的分析軟件平臺。該軟件顯示監測的磨損值、潤滑油粘度和水分、污染度、磨損趨勢以及各個指標的實時值,同時具備對滾動軸承、傳動齒輪等設備磨損故障診斷的分析功能??梢詫崟r和離線地通過分析軟件生成的數據實時數據監控圖以及趨勢曲線圖等,以列表或可視化界面等方式得出機組當前的磨損狀態。數據異常時,可給出初步的故障信息以及相應的處理措施。
故障預警系統主要包括如下幾個功能模塊:數據采集和網絡通訊模塊、數據的實時處理和數據存儲模塊、信息融合模塊、故障診斷模塊、人機交互模塊(界面如圖)。



油液智能在線監測參數數據可通過互聯網絡實現遠程診斷,并建立了多參數跨平臺模塊化的綜合大數據處理系統,公司技術專家可提供更專業化的潤滑磨損實時診斷服務,如下圖所示。


11  綜合監控實時顯示



進行分析時,需要選擇左側的設備編號以及選定時間段,才能夠描繪歷史圖形。該功能有助于分析該設備的一段時間內的數據故障報警及故障值記錄變化。


圖12  綜合監控與報警實時顯示


油品趨勢圖



油液水分歷史分析
軟件功能導航欄,綜合分析→油液水分歷史,即可進入油液品質的歷史分析界面,該處軟件會對一段時間的潤滑油水含量、水活性以及流經采集站的油液溫度進行趨勢分析。
進行分析時,需要選擇左側的設備編號以及選定時間段,才能夠描繪歷史圖形。該功能有助于分析該設備的一段時間內的數據變化。


水分趨勢圖

磨損歷史分析
軟件功能導航欄,綜合分析→磨損歷史,即可進入油液品質的歷史分析界面,該處軟件會對一段時間的齒輪箱不同磨粒大小的進行趨勢分析。進行分析時,需要選擇左側的設備編號以及選定時間段,才能夠描繪歷史圖形。該功能有助于分析該設備的一段時間內的數據變化以及磨損速率。

圖15 磨損趨勢圖


(六)遠程數據分析診斷
系統可以通過Internet接入,其動態數據刷新時間≤3s,可以通過TCP/UDP/HTTP等多種方式實現現場信號分析功能。借助于WEB進行遠程監測診斷,能夠定期形成設備狀態的報告,對出現異常的設備,可以組織有關專家通過視頻會議進行診斷。
(七)數據管理功能
1.數據記錄的存儲策略
多種采樣觸發方式的數據采集技術:等時間觸發、報警觸發等方式,保證沒有多余的與診斷無關的信息存儲,即有診斷價值的數據多保留,無診斷價值的數據少保留。
2.數據備份方法
中心服務器配有Raid5數據自動備份功能。
公司定期通過遠程登陸的方式來檢查數據備份的情況,發現問題及時處理。
3.用戶數據查詢功能
系統為開放的數據庫結構,有相應權限的系統用戶可以任意查詢機組數據,查詢的方式分為:按時間查詢、按趨勢查詢、按報警查詢、按數據的不同類型查詢等。




七、具體實施方案

1.油液監測部署
油液綜合在線監測系統,選用我司自主研發或國內外知名品牌的零部件,采集單元同時監測四臺機組,穩定性好,使用壽命長,性價比高,達到了世界一流水準。
1)回轉窯潤滑系統油液監測

油液監測擬使用潤滑系統的油箱中部的預留口做取油口,在油箱頂部打口做回油口進行安裝,如下圖所示:


圖16回轉窯潤滑油監測取油口



圖17回轉窯潤滑油監測回油口



圖18 回轉窯潤滑油監測數據采集箱安裝處


現場安裝拓撲圖:
圖19 油液監控部署
2)立磨減速機齒輪油監測
油液監測擬使用潤滑系統油路管道中在溫度儀表上進行改造(傳感器自帶溫度監測)做取油口,在油路頂部預留口做回油口進行安裝,如下圖所示:



圖20 立磨減速機齒輪油監測取油口




圖21 立磨減速機齒輪油監測回油口




圖22 立磨減速機齒輪油監測采集箱安放處


現場安裝拓撲圖:



圖23現場安裝拓撲圖


3)立磨潤滑站油液監測

油液監測擬使用潤滑系統油路管道中在出油口內法蘭處進行改造做取油口,在油箱頂部打口做回油口進行安裝,如下圖所示:


圖24 油箱全貌



圖25立磨機潤滑監測取油口




圖26立磨機潤滑監測回油口



圖27 磨機潤滑監測數據采集箱安放處


現場安裝拓撲圖:


圖28現場安裝拓撲圖


4)立磨液壓站油液監測

油液監測擬使用液壓系統油路管道中在溫度儀表上進行改造(傳感器自帶溫度監測)做取油口,在油箱頂部預留口做回油口進行安裝,如下圖所示:


圖29立磨液壓站全貌

圖30 立磨液壓油站取油口


圖31立磨液壓油站回油口

現場安裝拓撲圖:


圖32現場安裝拓撲圖



5)球磨機監測部署

在球磨機車間部署傳感器、油液監測模塊以及信號采集箱,信號采集箱安裝在球磨機車間的墻壁上或者落地式安裝??筛鶕嶋H情況部署數據庫、數據服務器、交換機以及監測軟件。信號采集箱和數據服務器之間采用網線連接,具體走線按照正規的作業流程沿著機組線路走線。


圖33 球磨機綜合監測實施圖

2.在線監測裝置儀安裝
利用DN19的金屬編制油管將在線監測儀器接入油路循環系統已有的測壓管接頭、濾油機口和其它有三通閥或外部連接孔接口,利用精濾自帶油泵之間存在的壓差,即可構建帶壓的進油口、出油口回路。
監測儀器供電電壓是(AC220)V,通訊線直接連接計算機進行數據采集,一根的四芯線盡量走現場橋架,二芯通訊線可以控制在1200米以內,二芯電壓線需要計算導線損耗壓降。


在線監測裝置儀

1、設備現場安裝施工概述
設備現場安裝施工的主要內容為設備開箱檢查、機座固定,機箱安裝固定,管路固定,布線配線,上位機固定,自檢調試,工藝流程見下圖所示“工藝安裝流程圖”
圖35 設備安裝流程圖
2、施工方法及工藝說明
2.1. 設備開箱檢查:設備安裝前由業主、供貨商、施工單位參加,幾方共同確認,檢查時對其外觀、規格型號、數量、備品、備件隨機資料等做出詳細記錄;
2.2. 劃線定位:設備安裝前要確保工作環境的溫濕度及安裝位置符合設計或者被要求,設備安裝前核對水平位置,按設計要求確定安裝位置劃線,確保設備安裝位置的準確性;
2.3. 采集機箱安裝固定:采用4 個M5(或者M10)的組合螺絲固定, 嚴格按照技術規范;
設備安裝說明進行組裝固定,保證設備安放穩固,位置無偏差,安裝圖例如下圖:



圖36 機箱安裝固定位


2.4. 布線配線:布放線纜按規范和設計要求徑路布放。電源線及信號線分開不走同一根線纜,同一走向的線纜應理順綁扎在一起,使線束平直整齊,盡量不互相交叉,線扣間距均勻,松緊適度。所有線纜一次布放,不隨意增減布線纜。所有配線兩端均貼上單一的編號,保證標識清楚,配線來、去方向,配線端子號明確;
電源線布放錢進行通斷試驗及絕緣電阻測試,絕緣電阻大于250 兆歐,各機架電纜綁扎成端,纜線有預留,走線合理,配線整齊美觀;



37線標示意圖


2.5. 上位機固定:上位機采用4 個M5 的組合螺絲固定,保證設備安放穩定,位置無偏差;顯示器鍵盤鼠標按照技術規范位置放置即可;

2.6. 自檢調試:調試時由安裝技工、技術人員配合進行完成,按照供貨商安裝手冊通電調試,用儀器儀表監測設備性能,觀察設備調試有無異常情,完成初試后,對在線監測儀器進行調試,調試運行時間不少于24 小時,調試內容主要有:通斷電調試、開關機調試、數據傳輸調試,調試全部通過即完成自檢調試環節。

八、供貨清單

根據現場實際情況,方案分項報價費用如下:


表38主要配置清單與價格


項目名稱

規格型號

數量

單價(元)

回轉窯潤滑油液監測

水分監測傳感器

1

粘度監測傳感器

1

磨損分析傳感器

1

數據采集箱

1

立磨減速機齒輪油監測

水分監測傳感器

1

粘度監測傳感器

1

磨損分析傳感器

1

數據采集箱

1

立磨潤滑站油液監測

水分監測傳感器

1

粘度監測傳感器

1

磨損分析傳感器

1

數據采集箱

1

球磨機油液

水分監測傳感器

1

粘度監測傳感器

1

磨損分析傳感器

1

數據采集箱

1

立磨液壓站油液監測

污染度監測傳感器

1

水分監測傳感器

1

粘度監測傳感器

1

數據采集箱

1

軟件系統

數據服務器

1

工作站

1

顯示器

1

B/S監控軟件

1

交換機

1

工程

安裝附件

1

耗材

1

工時費

1

培訓

1



九、預期收益
關于潤滑系統油液的污染與油品性能劣化,可能導致嚴重的計劃外停機,生產損失。為了預測設備的潤滑故障,我司開發研制基于光學顆粒計數、音叉式諧振、高分子薄膜電容傳感及電磁感應探測技術等實現“油液智能在線監測系統”對傳動、液壓、動力設備機組實時監測,為設備在用油的變化與污染、磨損提供及時預警,油液在線監測技術與當前設備發展的高新技術融合是其發展的動力。
(一)直接收益
公司研發的在線監測的主要目的是預測性維護和精準主動維護,不是將故障“0”化而是將故障先兆發現并主動維護,從而減少設備停機時間和備件損失,更主要是節約的因停機后的人工損失和設備加速報廢,如表所示。

表1  設備油液在線監測效益表例

2 設備油液在線監測效益表例

(二)間接收益
1.監測油品變化,判斷油品自身衰變和外界污染的程度,延遲換油周期;
2.實現油品污染的實時在線監測,減少停機時間,保障生產力;
3.提供系統失效的高級報警,防止重大事故的發生,避免非計劃停機;
4.提供擬建機組設備設計、評估分析獲得歷史數據及知識;
5.通過縮減檢查成本、故障時間, 降低全壽命周期的成本 ;
6.實行設備視情維修,推行設備狀態監測,降低維修費用,合理使用設備 ;
7.協助設備故障診斷和原因分析,預測預防設備故障,降低運維綜合成本。





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