钢铁企业远程智能监控技术方案V10.docx

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钢铁企业远程智能监控技术方案V10

钢铁企业关键机组

远程智能监控技术方案

安徽容知日新信息技术有限公司

2022年4月

1、

钢铁企业关键机组远程智能监控概述

钢铁企业机组运维模式

钢铁行业属于资产密集型企业，炼铁、炼钢、热轧和冷轧阶段涉及到众多大型机组，如：

热轧机、精轧机、粗轧机、轧机减速风机、干燥风机、平整排雾风机、助燃风机、废气风机、循环风机、连退热凸度风机、酸再生废气风机、上压风机、除尘风机、循环冷却风机、冷却风机、定宽机、卷取机、开卷机、汽轮机组焦化提升机、拉矫机等，该类机组结构庞大复杂，连续运行时间长、转速高，控制系统精密，自动化程度高，制造周期长，检维修困难，一旦发生故障，轻者引起装置停产，重者会造成机毁人亡的重大恶性事故。

钢铁企业设备安全等级高于其他类型企业，随着工业物联网、工业和“两化深融”等模式的提出和发展，钢铁企业越发体现出对于通过智慧装备运营实现企业管理模式升级的必要性。

钢铁企业对于智慧装备运营的需求的必要性主要体现在：

1、现场设备的维护模式；2、重要设备的监测模式；3、设备信息化处理模式等三个方面。

现场设备维护模式

目前企业内现行的设备管理策略主要为事后维修与预防维修，企业对装备进行运维决策时，目前主要依赖流程和经验，缺乏有效的数据作为支撑。

比如对于轴承、齿轮、联轴器、润滑油等部件的最佳检维护时机的把握，都是根据过往经验加以总结得出，由于依赖的是静态的数据，往往装备出现缺陷后不能及时发现，更无法避免装备故障的发生，特别是突发性故障的发生，轻者影响生产运行，造成维修成本浪费；重者甚至会导致重大事故的发生，因此事后维修与预防维修两种模式均无法满足现代设备的运行维护需求。

重要设备监测模式

目前生产线重要设备采用离线点检监测方式，此类模式仍然是一种以设备点检人员为核心的设备监测模式，对于设备状态分析判断的核心----“设备运行数据”的实时性、准确性、可对比性和持续性缺乏有效管控，导致难以及时、准确、全面地把握设备运行状态，且现场很多设备不易到达、点检的安全性较差。

因此，为了保证生产线的安全、稳定及长周期运行，更加科学地进行设备运行、检修及维护，必须对其采用在线监测的方式实现设备状态实时受控，达到设备远程智能监控的目的。

设备信息化管理模式

企业内部现行的信息化管理模式是一种“传统的信息化”处理手段，实质是对“经过人为加工的历史档案数据”、“过往记录数据”等的进行的计算机系统再整理，仍然是一种对于静态数据的依赖，关注的重点在于工作流程。

“两化融合”或“工业”提出的是一种动态数据信息化模式，例如：

设备状态数据的监测获取是通过传感设备自动采集、自动传输、自动存储的“三自”模式加以实现，数据可以真实地、动天地反应装备状态。

实现的是一种“数据流”触发“工作流”的新型管理模式。

智慧装备运营是通过安装在装备上的传感网络设备，针对设备不同的结构类型和工作状态，通过有线或无线等方式不间断的获取装备在运行状态下的振动、温度信号，按照系统既定的采集和报警策略，自动采集设备实时数据，异常数据自动触发异常报警机制，实现装备运行健康状态的实时控制。

对于异常报警装备的处理，专业的数据分析人员或远程诊断专家利用专门的数据分析平台，对振动、温度信号进行详细分析，结合设备结构特点、参数、历史运行维护信息，准确判断设备故障部位、原因，确定故障根源，达到装备预测维修并滚动预测故障部件寿命，避免企业安全事故的发生。

钢铁企业设备管理痛点与状态监测

设备的管理痛点

钢铁企业内设备尤其是关键设备，一旦意外停机，将对产生的生产造成严重影响，甚至是整条产线停产。

企业点巡检人员通过离线仪器进行数据采集，数据的准确性、时效性以及设备管理执行的深度成为制约企业管理提升的要素。

控制系统和管理信息系统对于设备机械故障的监控的不足，以及在线监控系统服务商技术支持的欠缺，导致既有系统价值难以发挥，同样成为困扰企业设备管理的痛点。

设备的监测模式

为了保证钢铁企业机设备的安全、稳定及长周期运行，更加科学地进行设备检修及维护，以达到提高设备可利用率、降低检修成本、提高运营效率的目标，对关键设备加装实时远程智能监控系统，实现连续24小时高密度在线监测设备运行状态、智能报警筛选异常设备、远程专家即时分析诊断，实现关键机组的远程在线看护的智能服务，最终实现机组的状态检修，具有现实必要性：

1）基于设备运行大数据，容知诊断专家提前预知设备故障，监控故障劣化趋势，滚动预测设备运行寿命，将临时、非计划检修转变成计划性维修，为现场争取检修时间，减少非计划停机时间；在故障发生后，诊断专家可基于完备的数据进行专业分析，精准定位故障、分析故障根因，为客户检修决策提供参考；

2）减少现场人员的工作量，减轻专业人员工作压力，设备实时看护压力由设备管理人员向容知公司后台诊断专家转移，专业人员将有更丰富的时间对企业内设备状态进行深入研究；

3）检修后设备状态评估：

设备检修之后，通过实时在线监测系统，容知诊断专家可对现场或第三方协作单位的检修质量进行独立评估，确保设备检修质量可靠。

4）为特护机组加装在线监测与远程诊断系统，相当于为设备资产购买了可靠的“保险”，性价比高。

钢铁企业设备远程智能监控的现实目标

远程智能监控系统的实施，不仅可以实时了解每台受控机组的健康状态，实现设备全生命周期中的各个环节的安全监控，还实现了现代化企业由流程驱动型管理向数据化、信息化驱动管理的模式变革，是企业进行设备管理模式升级的要求。

容知远程智能监控系统可实现如下故障类型的监测：

故障类型

故障部位

故障描述

1

工频故障

基础故障

电机、齿轮箱基础地脚松动、结构松动、结构共振

不平衡

电机转子、齿轮箱高速轴齿轮不平衡

不对中

轴系轴心线不重合

共振故障

电机、齿轮箱运行频率与部件共振频率一致引起的共振

2

电气故障

定子绕组

定子叠片短损或铁芯松动、定子偏心、定子绕组松动等

转子绕组

转子笼条松动、断裂、转子偏心、转子热态变形等

3

机械部件损伤

电机

电机轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈旋转松动、配合松动轴电流等

齿轮箱

齿轮箱轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈跑圈；旋转松动、配合松动缺陷等

齿轮箱啮合不良、断齿、偏磨、窜动等故障

轴系

轴系支撑轴承轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈跑圈；旋转松动、配合松动缺陷等

轴弯曲

联轴器磨损、转轴窜动

2、

远程智能监控系统方案

方案系统架构

容知远程智能监控诊断系统架构图如下所示：

方案简述：

容知远程智能监控系统通过在拟监测机组振动明显部位安装无线监测器或有线传感器进行设备运行数据的实时采集，同时通过在线监测系统整合已有监测系统数据，并根据机组的运行特性配置针对性的数据采集策略，抓取对分析定位机组故障有效的振动、温度数据，并借助智能报警策略，及时发现机组的运行异常状态，并实现异常状态的自动推送短信和移动APP报警推送。

容知远程诊断工程师对数据进行精密分析，出具设备诊断结论以及检维修建议，并提交诊断报告，从而为现场提供针对性的检修指导建议。

容知企业智能监测系统共由三级组成，采用分布式架构设计，保证系统良好的扩展性：

第一级为数据采集层：

其中，无线监测器进行原始数据采集，并传输至无线通讯站中，有线传感器进行设备振动数据的采集，通过信号线缆完成数据往在线监测站的传输，在线监测站会在本地在完成数据处理后。

同时在线监测站整合机组已有监测信号并对信号进行处理，在线监测站和无线通讯站通过有线以太网、光纤、3G/4G方式传输至现场MOS3000状态监测服务器。

第二级为现场监控系统MOS3000：

与监测系统配套一台服务器，用于存放从在线监测站发回的设备状态数据，现场设备维护与管理人员可通过电脑终端访问在线监测系统，了解监控机组的实时运行状态。

第三级为远程诊断系统RAS3000:

通过该系统，容知远程诊断专家可对所有纳入监控的设备进行远程数据分析与故障诊断。

测点配置

结合企业设备结构特点，对于关键机组建议采用如下测点配置：

设备名称

测点名称及方向

传感器类型及数量

其他

风机

（泵）

电机定子H

RH505（7个）

电机负荷端H、A

风机（泵）负荷端H、V

风机（泵）自由端H、A

轧机

（减速机与辊箱分体式）

电机自由端H、A

RH103T（20个）

电机负荷端H、A

减速机1轴输入H、A

减速机1轴输出H、V

减速机2轴输入H、V

减速机2轴输出H、A

轧辊箱1轴输入H、A

轧辊箱1轴输出H、A

轧辊箱2轴输入H、V

轧辊箱2轴输出H、V

轧机

（减速机与辊箱一体式）

电机自由端H、A

RH103T（11个）

电机定子H

电机负荷端H、A

减速机一轴输入H

减速机一轴输出A

减速机二轴输入A

减速机二轴输出V

减速机三轴输入A

减速机三输入H

轧机

（减速机与辊箱一体式：

二级减速）

电机自由端H

RH103T（8个）

电机负荷端H、A

减速机一轴输入H、V

减速机1轴输出A

减速机4轴输入A、H

轧机

（减速机与辊箱一体立式）

电机自由端H

RH103T（8个）

电机负荷端H、A

减速机伞齿输入端A

减速机伞齿输入轴伞齿侧H

减速机1轴输出端A

减速机3轴输入端A、H

定宽机

电机自由端H

RH103T（16个）

电机定子H

电机负荷端H、A

1#减速机输入H、V

1#减速机1轴H、V

1#减速机3轴H、V

2#减速机输出H、V

2#减速机1轴H、V

2#减速机3轴H、V

轮盘卷取机

电机定子H

RH103T（35个）

电机负荷端H、A

减速机1轴输入H

减速机2轴输出V

减速机2轴输出A

减速机3轴输入A

减速机3轴输出H

1#电机自由端H

1#电机定子H

1#电机负荷端H

2#电机自由端H

2#电机定子H

2#电机负荷端H

减速机1轴输入A

减速机1轴输出H

减速机3轴输入A

减速机3轴输出A

减速机4轴输出A

减速机5轴输入A

减速机6轴输入A

减速机6轴输出H

内部1#电机侧1#轴承H

内部1#电机侧2#轴承H

内部1#电机侧2#轴承A

内部2#电机侧1#轴承H

内部2#电机侧2#轴承H

内部2#电机侧3#轴承H

内部2#电机侧3#轴承A

轮盘卷取机W24A

轮盘卷取机W25H、A

轮盘卷取机W26A

轮盘卷取机W27H、A

系统特点

便捷的安装施工与维护

容知智能无线监测系统采用工业频段设计，抗干扰能力强，数据无线传输距离远，系统实施仅需电源线敷设，监测器与数据采集单元间信息传输及与服务器间数据传输全部“零”线缆敷设。

智能无线监测器采用磁座+强力粘接的无损安装方式，同时配合2年使用寿命的大容量电池，降低了现场实施与维护成本，简化了现场检维修工作。

现场实际安装效果见下图。

智能无线监测器现场安装

振动、温度同步采集

容知无线监测器可以实现对振动、温度的同步采集，通过对振动、温度数据的双重监测，在传统机械故障实现监控的基础上，有效实现了机组突发性故障的预警，提高机组运行可靠性。

智能数据采集、智能报警

利用智能无线监测器，实现机组振动、温度信号的自动采集、处理与传输，异常设备的数据采集策略自动调节，轻松实现设备无人值守监测。

系统通过多种信号、多种报警机制相结合的智能报警体系，确保异常设备报警信息的准确性与及时性，实现所有监控设备的安全看护。

现场状态监测系统MOS3000

MOS3000状态监测系统，可满足现场设备管理与运行维护人员的设备监测与故障分析需求，通过该模块提供的分析工具，可判断机组的工作状态，定位故障部位、故障原因以及故障劣化的模式。

为现场设备故障诊断工程师提供了各类分析方法包括：

设备运行趋势、时域波形、频谱、多时域、多频谱、多趋势、长波形、瀑布图、转速波形、倒频谱、包络解调谱等。

以下是部分分析工具图示。

常用分析界面（趋势-时域-频谱）

长时域波形分析

长波形分析

频谱分析

频谱分析

时域波形

时域分析

包络解调谱

包络解调

远程诊断系统RAS3000

远程诊断系统RAS3000是针对设备进行集中远程智能监控的平台。

通过该系统平台，可以通过智能报警策略，及时发现设备异常，并通过远程专家会诊功能，实现机组状态的精准分析，找出问题的根源以及存在的潜在故障，避免由于潜在故障以及批量问题停机造成的巨大经济损失，同时通过对潜在故障根源的分析以及损伤部件的寿命预测，实现机械部件最大限度利用。

专家通过出具体检报告和诊断报告，进而指导现场检维修动作。

远程诊断系统界面

3、智能服务与培训

智能服务

基于容知智能监测与远程诊断系统，容知公司提供如下智能服务：

《月度设备健康体检报告》：

每月定期为所有纳入监测装备进行综合健康状态评估，定位故障部位、分析故障根因并对故障装备严重程度进行科学判断，并根据设备历史大数据，科学预测设备使用寿命。

《设备故障诊断报告》：

日常运行出现设备异常报警时，通过短信推送和邮件两种形式及时通知现场维修人员和远程诊断专家，经过远程诊断专家对数据的分析和故障的判断，1小时内联系现场提供诊断结论；对于可控设备故障，4小时内通知到现场，并给出滚动寿命预测建议，并提交《设备故障诊断报告》，指导现场检维修。

现场检修验证服务：

对于故障认定存在问题的设备，容知可派技术专家协助现场进行故障验证与检修，加速故障消缺；

监控设备状态推送服务：

对于纳入容知智能监测系统的设备，容知通过定制化开发的智能服务APP，实时推送所有纳入在线监测的状态，方便现场设备管理人员随时掌控设备状态。

培训服务

系统应用培训

软件安装与配置培训

软硬件应用培训

软硬件系统维护培训

诊断技术培训

1）设备状态监测与故障诊断基础理论培训

装备状态监测与故障诊断概论

振动基础

数据采集系统

信号处理基础

2）设备故障诊断提升培训

工频故障

轴承、齿轮故障

故障案例分析

工频、轴承、齿轮故障实验