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基于可靠性的水泥生产设备优化解决方案

发布时间：2013-03-29 浏览次数：1043

　　摘　要：采用创新的科技与工艺，实施有效的设备状态监测，实现关键设备的预知维修。
　　一、水泥企业的生产状况与可靠性需求
　　水泥行业“资源密集型”和“劳动力密集型”的显着特点，决定着水泥企业对于设备可靠性有着本质的需求。提高产品竞争力，降低生产成本，确保设备平稳高效运行，是企业生存的需要。而采取先进的可靠性维护管理模式是实现这一需求的理想选择。
　　水泥生产设备维修周期长，一旦发生非预知的事故停机，将直接导致效益的大幅滑坡。设备维检人员单凭眼看、手摸、耳听、鼻嗅等感观经验来判断设备故障已无法适应现代化生产的需要。每年设备大小检修的定期维修模式，无法从根本上杜绝事故的发生。同时，维修项目的制定，需要更科学的指导，减少盲目的维修与更换，减少“欠缺维修”与“过剩维修”。
　　有效的状态监测和故障诊断，可以很好地预防和解决这一系列问题。如今，发达经济体的先进企业，已通过实施状态监测(CM)、预知维修(PdM)及可靠性维护(RCM)，有效地提高产量、提高产品质量、减少停机时间、减少能耗与维修费用，从而实现世界级的生产运营(WCP)。我国大多数大型工业企业也已蓬勃开展以点检定修、状态维修为基础的新型维修策略。状态监测已成为企业的普遍选择。
　　二、关键设备的状态监测难点
　　水泥的主要生产设备有：破碎机、皮带输送机、斗提机、生料磨、段烧窑、回转窑、风机、煤磨、熟料磨、辊压机等。这些设备的监测存在以下难点：
　　1）故障导致巨大经济损失。一般而言，辊压机维修时间至少需要一周，立磨维修周期更长，一旦齿轮箱损坏，维修周期将超过15天。以一个中型水泥厂为例，一条生产线停产，每天损失产量5000吨，后果严重。因此，对故障的超前预知，成为状态监测的要素。
　　2）转速低，载荷大，结构复杂，干扰信号多。大量设备运转在10转/分至100转/分的状态下，例如，辊压机转速为18转/分，立磨主轴承转速为50~60转/分，常规的振动测试方法无法消除低频干扰。一直以来，这种超低转速设备的监测与诊断，一直是性难题。
　　3）检修困难，维修成本高。必须实施准确的故障诊断，以及智能的专家及分析结果，指导精密维修，从而提高设备可靠性，避免二次损伤，降低维修成本。
　　三、铁姆肯公司的优化解决方案
　　以创新的摩擦管理和动力传动产品及服务，帮助企业的设备运转更快速，更高效，这一直是铁姆肯公司的不断追求。110多年来，铁姆肯公司坚持不懈地追求革新，在材料学、摩擦管理及精密制造领域积累了无以伦比的专业知识，并帮助客户攻克了一个又一个机械运转难题，在轴承、动力传动和特种钢领域始终位于技术创新的前沿。
　　如今，铁姆肯公司将领先的工业维修与可靠性维护技术产品引入中国，通过运用先进的监测与诊断技术，帮助企业建立有效的状态监测体系，Z大程度地避免突发停机事故，帮助企业实现预知维修，提高设备可靠性。
　　铁姆肯公司的可靠性服务包括提供便携式的监测与诊断仪器，及推广网络化智能在线监测系统的应用。这些产品均采用了Z新的科技，有效地解决了各个诊断技术难题。
　　1、冲击脉冲技术——轴承的超前预警
　　超过40年的成熟应用，证明冲击脉冲测试技术可提前1至3个月预知轴承的损坏，并同时可以监测到齿轮的早期损伤。这一点已得到世界范围的普遍认可。利用特殊的冲击脉冲传感器，采用共振解调技术，可轻易获取非常微弱的冲击能量，这是常规振动监测与加速度包络技术无法比拟的。这一技术已运用于便携式检测仪器及在线监测系统。
　　利用冲击脉冲技术，更可以直接给出“绿、黄、红”状态指示及以下评判，并对这些指标的趋势跟踪，从而实现对轴承的安装质量，润滑状态，以及早期损伤的超前预警：
　　·冲击脉冲指标LR/HR：LR代表低频率高幅值的冲击水平，HR代表高频率低幅值的冲击水平；
　　·轴承状态代码CODE：A为状态极佳；B为润滑不良，C为轻度损伤，D为严重损伤；
　　·润滑状态代码LUB：即润滑的油膜厚度：0～10(μInch)
　　·轴承损伤程度COND：<30轻度，30～40中度，>40重度
　　2、轴承油膜监测——独有的先进技术
　　冲击脉冲测试的结果LR/HR，即可表征润滑的状态；同时更有轴承润滑状态代码LUB--油膜厚度值的监测。图一所显示的案例中，由于长期的润滑不良，轴承已开始轻度损伤，冲击脉冲指标不断攀升，油膜厚度变为零，损伤程度为32。

图1 润滑不良导致轴承损伤

　　运用轴承润滑寿命分析模块实施生命周期评估，更可分析轴承运转状态、负载状态、寿命系数Kappa指标、剩余寿命（L10ah），从而针对性地实施润滑油选型以改善润滑，提高轴承寿命等，是企业针对设备润滑优化的有力助手。
　　3、低转速诊断技术——运用于超低转速的可靠技术
　　铁姆肯公司集成式在线智能监测系统OIS配备了Z新的低转速诊断技术。该技术专门针对低转速、超低转速的大轴承实施状态监测，利用干扰滤除、转速跟踪、征兆增强等一系列智能化的数据处理，满足0～100转/分的低转速轴承监测要求。
　　通过Z新的电子技术，采用更高的清晰度、先进算法、分数抽取、高采样率、数字包络、数字带通滤波、数字信号处理、征兆增强等技术，以及高达24位的A/D转换器，低转速诊断技术可采集到清晰的冲击波形信号，这是其它技术难以实现的。
　　图2是采用此技术采集到的真实的轴承故障波形，转速只有15转/分，即每转用时4秒，可清晰地看到被转速调制后的轴承内环缺陷导致的冲击。

图2 超低转速轴承的冲击脉冲波形图

　　连续采集50转的数据进行频谱分析，可得到清晰地故障频率指示，如图3所示：

图3 超低转速轴承的冲击脉冲频谱图

　　4、建立全厂的状态监测体系
　　日常设备的维护管理必须建立在巡检与监测的基础之上，避免盲目的维修。为了很好的执行设备状态监测，以达到预期的效果，保障设备安全可靠运行，我们推荐网络化的状态监测体系。
　　首先，针对立磨、辊压机等关键难点设备，采用在线监测系统，运用冲击脉冲、润滑分析、低转速诊断等技术，利用网络化的管理分析软件系统，实现远程智能诊断与趋势预警；
　　其次，对输送装置、电机、风机等设备，采用便携式的巡检仪器，定期定点巡检，并将数据上传至管理软件，实现趋势分析与诊断；
　　第三，通过OPC等开放式协议，实现数据共享：将过程参量引入本系统，如立磨润滑系统的流量监测等，形成综合的设备监测平台；或将监测系统的数据传给操作系统，作为生产运行的参考信息；
　　Z后，采用Hyperlink等协议，将状态监测系统的预警、报警信息，传递给企业的资产管理平台，如ERP或EAM等，以提供其必备的信息支持，Z终辅助完成一整套闭环的设备资产管理体系。
　　四、结论
　　铁姆肯公司的先进诊断技术及产品，包括便携式仪器、在线监测系统，已广泛应用于钢铁、矿山、石化、造纸、电力等各个行业领域。在水泥行业，我们通过运用冲击脉冲技术与先进的低转速诊断技术，结合常规的振动监测与频谱分析（包括加速度包络解调技术等），温度监测，润滑油流量监测，转速监测等手段，有效解决了水泥企业重点设备，尤其是立磨、辊压机等难点设备的超前预警及准确诊断，得到了用户的认可。
　　依托多年的状态监测与可靠性维护服务的经验，铁姆肯公司将一如既往地为中国水泥企业提供可靠的监测系统及贴心的售后服务，确保系统发挥Z大的功效，从而Z大程度地避免突发停机事故，帮助企业实现预知维修与精密维修，并促进中国可靠性维护管理模式的推广与进步。