新型干法水泥生产设备运行状态监控技术的探讨.docx

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新型干法水泥生产设备运行状态监控技术的探讨

新型干法水泥生产设备运行状态监控技术的探讨

新型干法水泥生产线的原料、预热、烧成、冷却、煤磨构成了水泥熟料生产系统，在系统中各种机械设备互相配合，一环连着一环，紧密相连，为完成着水泥熟料生产的过程的原料粉制备、燃料供应、原料粉预热、分解到熟料烧结、熟料冷却的全部工作。

任何一台设备停机，都会造成全线停产。

新型干法水泥的生产是连续性的，每次停窑，都要先停止喂料、减煤、给窑体保温的过程；停窑时间再长，就要停止喂煤。

如设备故障排除后再生产时就要先给窑体升温，到900~1000℃，再从少到多增加喂料，短时间的停窑，到恢复正常生产，往往也要浪费一两个小时。

由于新型水泥生产线产能大，动辄就是4000t/d、5000t/d。

按一吨水泥熟料市场价235元计算，5000t/d生产线停产一天，企业就要损失约117万元，每停产1小时，就要损失约5万元。

不算窑体保温、升温的过程所使用的燃料费用。

因此，搞好机械设备的维护，减少停机的次数，努力提高窑的运转率，使水泥窑点火之后，不停窑。

是水泥企业追求的目标。

记得在1988年1月，当我走进伊拉克卡尔巴拉水泥厂，这个由德国玻利休斯公司建造的水泥厂，具有两条3200t/d水泥生产线，日产水泥近7000吨，职工人数不足400人而要完成生产、检修乃至大修任务的水泥厂，让我吃惊的是，职工人数这么少，却设立了一个有8个岗位的“预检修办公室”。

可就是这个“预检修办公室”，在我两度在该厂任工程师的三年时间里，领导全厂对2条生产线进行了5次有效的大修和无数次的中修、小修。

保证了设备的正常运行，创下了窑运转率超过93%的该厂最好记录，也使卡尔巴拉水泥厂成为了伊拉克工业部的红旗单位。

综观“预检修办公室”的作用，关键是“预”字，是它使全厂的设备维修管理由“传统的计划维修，和使用大量的检修工人，去四处救火”的模式转换成了目前在许多企业中采用的“专业运行、专业诊断、专业维修”的设备维修管理模式。

对于被监测的设备，通过运行人员反馈或专业监测人员的周期性巡检，是发现该设备有故障，并判断出故障的类型、部位和程度，运行方面就可以参考监测中心的诊断意见并结合实际生产情况，合理安排停机维修计划。

而专业维修机构（或公司）由于可以参考监测中心出具的“诊断报告”而大大减少盲目维修带来的巨大浪费。

这样一来，企业的设备维修由原来的被动维修和计划预防维修，转变成现在的状态预知维修。

机械设备长年累月运转，不出故障、不停车是不可能的。

提高设备的产品质量、定期高质量的维修保养、运行过程中完善的监控、巡视、突发故障的及时处理等等都是设备不停车、少停车的有力保障。

这种做法的关键也在于“预”，要预知设备的状况、才能做到预知维修。

以运转率90%的新型干法水泥生产线为例，每年就有约40天的设备维修时间，（包括临时停窑检修时间），用以设备的高质量的维修保养。

（即大修）。

目前，新型干法水泥企业对于“预知”的通常做法都是，设备管理部门通过整理分析生产线日常生产运行过程的设备监控参数，尤其是可溯性参数。

（这是因为，通过监控参数的可溯功能，设备管理人员可以查看在设备报警的前一段时间的设备运行参数，帮助设备管理人员更好的判断设备运行的的真实状况。

如某一点的温度突然升高报警，造成了停车，实际上并不一定是设备本身真有故障，可能是由于温度测量系统出现的瞬时故障。

）发现设备隐患，制定设备大修计划，实现设备的高质量的维修保养。

现在使用DCS系统的新型干法水泥生产线的机械设备监控一般分为以下三部分。

一是将烧成系统中的部分主机如窑头、窑尾主风机、原料磨机、选粉机、煤磨磨机等设备的轴瓦、轴承的温度、振动参数（幅度或位移），送到DCS机站，在中央控制室操作员的计算机画面上显示、记录并被存储，在由操作员来监控，运行参数可追溯。

一旦发生参数超限报警，由操作员决定是否停车，或报告机械设备管理部门来确认、处理。

DCS系统主要是管理生产线的生产工艺运行参数。

所以留给机械运行参数的DCS点数有限，同时还受操作员计算机画面尺寸的限制。

能够传送到中控室的设备运行参数只能占熟料生产系统的一小部分。

二是在现场主机设备如磨机的驱动电机、窑拖轮等设备的附近，安装具有可向中控室操作员计算机传送峰值报警信号功能的温度巡检仪，用来监测主机设备的轴承或轴瓦的温度。

当中控室操作员在计算机画面上看到某一个参数超限报警后，通知机械管理人员进行确认、处理。

这些参数由于受巡检仪设备的限制，只在现场显示，没有存储，也不可以追溯。

三是水泥熟料烧成系统中，那些没有被中控室操作员监控，也没有安装现场巡检仪的机械设备，则通过设备管理人员利用手摸（感知温度、振动变化）耳听（感知振动或异音）或是利用机旁安装的固定式机械温度计、便携式温度计、测振仪进行定期或不定期的巡检，发现问题及时处理并将巡检结果记录在车间的日志上，这些参数，数量最多，虽然是瞬时数值还有些滞后或掺加有人为因素，但是如果保存得好，也同样会成为可追溯性参数。

水泥熟料生产系统中，除了窑内掉转外，机械设备的故障多发点往往出现在主机设备的轴承、轴瓦。

由于安装、负荷、润滑、润滑油质等等原因都可能出现温度升高、振动参数异常，甚至出现报警停车。

对于设备的轴承、轴瓦温度参数的测量可以通过热电阻、温度变换器、温度指示仪组成温度测量系统来实现，它的优点在于可以使温度参数远传，从而进行远距离观测、显示记录或存储，成为可溯性参数；缺点是每个测点需要独立的测量供电电缆，装置多、安装线路复杂，费用较高。

也可以采用玻璃杆水银温度计在机旁测量温度，简单易行；缺点是必须到机旁才能看到温度值，测量结果没法远传、记录处理。

还可使用便携式辐射温度计，简单方便，走到哪，测到哪；它和机旁安装的温度计存在同样的缺点。

   振动是一种极其普遍的物理现象。

物体围绕平衡位置做往复运动就称为振动。

为了说明振动的性质，大多使用振幅、频率、相位三种参数。

用这些参数表示振动，可以对振动的激烈程度、振动的原因及不良部位等进行定量的监测。

   1.振幅

   振幅表示振动体或质点距离其平均中心的幅度。

振幅有位移振幅、速度振幅和加速度振幅之分。

表示方法有单振幅、双振幅两种。

也有以最大值、平均值、有效值三种来表示振幅的。

图1表示了它们之间的相互关系。

                     图1 振幅

   2.频率

   物体每振动一次所需要的时间称为周期。

单位是秒，而每秒振动的次数叫做频率，其单位是次／秒，用Hz表示。

   频率与振动周期互为倒数，即   频率=1/周期

   3.相位

   所谓相位就是表示振动的部分相对于其他振动的部分或其他固定部分处于什么位置关系的一个量。

两个不同的振动源都会有各自的相位，、相同的相位可能引起合拍共振，产生严重后果。

如果相位相反，则可能引起振动抵销，起到减振作用。

因此，相位也是振动特征的重要信息。

在进行振动的测量和分析时，通常使用的传感器是把机械能转换成电能，使传感器产生与机械振动成函数关系的电信号。

然后通过放大进行记录和显示。

对于新型干法水泥生产线上由于机械设备数量众多，设备的质量参差不齐，而且相互关联，往往由于一台设备故障就会造成全线停车，在水泥线连续生产过程中，各类机械设备开开停停是非常正常的事。

所以水泥生产线的机械设备，它是不可能也没有必要按一刻也不停，或者不能停的那种重型或精密设备的运转检测标准要求来要求和实施。

就振动检测参数来说，我们可以测量加速度、测量频率、测量位移。

各种进口、国产振动参数分析设备琳琅满目，进口设备动辄就要几十万元一套。

经过本人三十多年在新型干法水泥生产线工作实践和很多水泥设备管理专家的理论和实践都认为，精密的振动检测和分析对水泥生产设备固然重要，但不是一定必要的。

振动位移、速度和加速度三者之间有着微分、积分关系。

只要获得其中之一，便可换算求得另外两个参数。

如果能够将振动位移检测参数测好，坚持下来，就可以满足水泥企业设备运行维护的需要，也包括了预检修的需要。

随着计算机技术的发展，尤其是广泛使用计算机技术的物网技术的发展和推广普及，使用物网技术进行新型干法水泥生产设备运行状态监控成为可能。

所谓物网，就是利用因特网、TDMA、GSM、GPRS网，将我们需要监控的新型干法水泥生产设备运行状态参数，进行采集、处理、

存储，以最快的速度传给需要这些信息的设备管理者，（甚至是设备制造厂家），进行判断、分析，制定检修或预检修计划，最大限度地保证生产设备的正常运行，达到提高设备运转率，降低维修成本，提高企业效率的目的。

下面介绍一种使用物网技术的新型干法水泥生产设备运行状态监控系统。

（以下简称SJX系统）。

它可以和生产线现用的DCS系统互相通讯。

其原理如下：

我们将我们认为需要监控的所有机械设备的温度、振动位移（振幅）参数，通过温度检测单元、振动传感器进行采集后送到车间计算机进行处理、显示、存储（一般为一年或更长），车间计算机通过光纤将信息传送到企业设备管理部的计算机。

同时将信息传送到物网，物网就会把信息传到设备管理者的电脑或手机上（或者是重要设备的制造厂家）。

当设备运行参数出现报警，设备管理者的电脑或手机上就会显示正在报警的设备名称，报警数据和该参数报警前8小时的连续运行的曲线。

下面是SJX系统的立磨温度测量系统。

大家注意，在这里的温度测量，没有采用目前通用的热电阻、温度变换器测量方式，这是因为这种传统的温度测量方法，必须是一个温度测点，就要一支热电阻，一个温度变换器和一根电缆，才能将温度信号传送到车间计算机。

这样测点一多，设备就多，电缆也多，不仅费用高而且增加很大的施工难度，也就是水泥企业监测的机械设备运行参数少的重要原因。

因此SJX系统采用了现在世界上最先进的“一线总线测温方式”。

简单说，就是使用一根电缆将所有的温度检测单元直接串联的测温方式。

如上图所示。

这样一根电缆最多可串联64个测温单元，基本上可以满足新型干法水泥生产线各个车间的机械设备的温度检测。

下图是SJCX系统中振动检测系统

大家注意，在这里的震动测量，也没有采用传统的测量方式，而是在现场安装一台能够接受最多8个振动信号的振动检测单元，和振动传感器相连，振动单元用网线将现场振动信号送到车间计算机。

SJX系统的这些设计，就可使前面所述的，目前使用DCS系统的新型干法水泥生产线的机械设备运行状态检测内容，完全包容。

不仅降低了机械维修人员的劳动强度，更主要的是，可以实现生产线上应该监控的设备（包括原来依靠人工巡检的那部分设备）的运行参数全部可追溯，这样就可大大提高机械设备的维护效果，达到提高运转率，增加企业效益的目的。

这是某水泥厂烧成车间计算机画面

这是某水泥窑托轮瓦出现温度高报警时物网发到电脑和手机上的画面。

这是某水泥厂原料立磨底座振动位移幅度高报警时，物网发到电脑和手机上的画面。

参考文献：

1、2006.5.3中国资产管理网“振动及检测”。