設備在線監測應用初探

    一、前言
    隨著我國加入WTO組織，在市抄濟的激烈競爭中，用戶對產品質量提出了更高的要求，產品生產成本的競爭也日益激烈。因此，如何保障設備良好的連續運行狀態即提高設備運轉率是設備管理的重要課題。日本管理專家在設備管理上首先提出了設備點檢的概念，使設備管理由事故檢修和定期檢修管理逐步向預知性檢修管理過渡。但傳統的設備點檢方式多採用「眼看、手摸、耳聽」的經驗手段，既不能滿足安全生產的要求，故障的判斷也過於依靠執行者的經驗，準確率較低，對異常數據的捕捉率低、準確率及效率非常低，這些缺點已無法適應現代化設備管理的需要。推行設備的在線監測對於現代化大型連續生產線已勢在必行，也已成為一項用信息技術改造傳統產業的重要課題。
   中州分公司氧化鋁廠現有5台CO₂壓縮機組屬分公司大型關鍵A類設備，承擔著全廠CO₂氣體的輸送任務。由於生產工藝流程的需要，機組需長期連續、高效運轉，這種高速旋轉設備在長期高負荷工作狀態下就容易出現磨損、竄動、不平衡、軸承超溫、振動異常等機械故障。若不能及時發現這些事故隱患而造成停機事故，不僅可能造成人身和設備事故而且將給生產帶來嚴重損失。如2000年2月8日1＃CO₂壓縮機在併網過程中，加負荷太快致使壓縮機喘振，因未能及時發現和採取措施而造成空壓機機殼被打壞的嚴重設備事故。因此，如何對機組的運行狀況進行更好地監測，及時、準確地發現事故隱患顯得尤為重要。
   為提高企業的設備管理水平以適應安全、優質、高效的生產目標，2002年分公司決定在該重要設備機組推行設備在線監測的管理。經過近一年的運行實踐，取得了良好的效果。下面具體介紹一下這次實踐應用情況。
   二、改造前的設備配置及監測管理狀況
   1. CO₂壓縮機及電機的基本參數：
   壓縮機由電動機通過變速機驅動，壓縮機型號為EI3504.2/0.97，變速機型號為GYD301480/2.919，電動機型號為YK16002/990，功率為1600KW，電動機額定轉速為2985r/min，壓縮機主軸額定轉速8713r/min。
   2.設備監測狀況：
    原有設備運行參數1f7b和工藝參數為就地顯示或在控制室儀錶盤上顯示，顯示儀錶有電磁指針式、數顯式、針式記錄儀等，報警顯示採用閃光式光字牌，對反映機組運行狀況最重要的振動數據無在線顯示，只能由崗位操作人員用攜帶型測振儀通過定期點檢獲得，對軸位移的監視也只有超限報警和跳車指示，無法定量連續地觀測到其變化情況。對軸承部位的監測是依據點檢時用聽診棒進行判斷，由於現場噪音較大，很難準確判斷。
   三、在線監測系統的工作原理
   安裝在壓縮機組各部位的信號感測器用於採集各種現場信號（如振動信號、緩變數信號等），振動、軸位移、鍵相（兼轉速測量）等信號通過信號電纜接入數據採集箱，經處理後送入計算機。其它過程量信號需將現場採集的信號經過相應的變送器轉變為4～20mA標準模擬信號后在通過數據採集箱接入計算機進行在線顯示。通過顯示屏就可以很清楚地看到風機現場運行狀況，如前後軸承、變速機瓦座的振動值，轉速測定值及軸位移變化情況等；並且可以對數據源進行總結、類比和進一步分析。
     四、在線監測系統的構成及特點
   1. 機組測點確定及感測器的選用：
   根據壓縮機組監測系統的要求，每台壓縮機組設置振動監測點6個即壓縮機前後X／Y方向軸振各2個、變速機前後瓦振各1個，軸位移監測點1個，鍵相測點1個，其它過程量（如各種溫度、壓力、電機電壓和電流等）根據需要設定。每種參數需對應相應的感測器，選擇感測器應依據以下原則：可靠性高，工業壽命長；靈敏度高，測量範圍寬，具有較高的解析度和測量精度；穩定性好，漂移小，響應快，遲滯小；頻率響應寬，動態範圍大。主要新增感測器配置情況見下表1：
   表1