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冶金企業(yè)系統(tǒng)安全解決方案
ENVADA在線監(jiān)測故障診斷業(yè)務解決方案包含了ENVADA及其合作伙伴的產品與服務，旨在幫助您創(chuàng)造一個安全放心舒適的生產生活空間，使您不再為您的設備安全問題擔憂。本方案主要面向冶金行業(yè)，介紹企業(yè)如何通過在線監(jiān)測故障診斷業(yè)務解決方案來實現(xiàn)安全生產和故障預知。
這是介紹ENVADA解決方案為您的企業(yè)所帶來好處的成套指南之一：他詳細闡述了其它公司通過與ENVADA攜手合作所取得的成功。
1. 冶金企業(yè)現(xiàn)今的行業(yè)形勢 您所面臨的行業(yè)形勢
鋼鐵冶金行業(yè)是世界上最重要的工業(yè)行業(yè)之一。該行業(yè)本身的特性迫使該行業(yè)的公司不斷地與業(yè)內的其它公司和其它行業(yè)的替代產品進行競爭。因此，身處該行業(yè)的生產企業(yè)必須通過不斷地開發(fā)新產品、提高生產效率、提高產品質量來應對瞬息萬變的市場。所有這些都對鋼鐵冶金企業(yè)的靈敏程度形成了挑戰(zhàn)，與此同時，企業(yè)還必須滿足制造高質量產品、準時交貨、保持最低成本等方面的要求。
這就要求將安全生產排在第一位，實現(xiàn)不間斷的安全運營。機器性能良好，可預知性的了解機器的突發(fā)性故障，磨損度和壽命預測，使企業(yè)可以提前預知機器可能產生的各種情況，提前作好準備，以達到保證不間斷安全生產，準時交貨，保持成本不變的要求。
2. 您的問題 我們的目標 發(fā)展方向
為了實現(xiàn)不間斷安全運營，就要保證機器的正常安全運轉，這就需要超前性的實時在線監(jiān)測，可以在機器還沒有發(fā)生故障之前就通過機器的各種運行參數(shù)預知故障可能出現(xiàn)的情況和出現(xiàn)的時間，這里著重考慮的是避免設備的隨機性故障，因為隨機性故障最突然，破壞性最大,所造成的損失也最嚴重。自動在線監(jiān)測方式與定期監(jiān)測方式、在線檢測離線分析監(jiān)測方式相比技術水平先進，既避免設備突發(fā)性故障又無需專業(yè)人員現(xiàn)場操作。這里著重考慮的是預測設備的時間依存性故障和改變設備的維護方式。該技術是在狀態(tài)監(jiān)測及故障分析基礎上發(fā)展起來的，是實現(xiàn)以先進的預知性維護取代以時間為基礎的預防性維護的關鍵技術。
在反映設備狀態(tài)的各種信號中，應用最廣泛的是振動信號，因為振動是引起設備故障的主要原因，設備的各種故障一般在振動信號上有所反映，振動信號包含著各種豐富的信息，而對振動進行測量一般不會影響設備的正常工作，十分方便。安裝機械設備振動監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)的必要性和意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1． 通過數(shù)據(jù)記錄和信號分析，在事故發(fā)生后為事故分析提供有力的證據(jù)，能夠減少判斷故障的時間，減少事故停機造成的損失；
2． 許多故障的發(fā)生都有一個由輕到重的發(fā)展過程。通過趨勢分析和對異常信號的檢測，能夠早期發(fā)現(xiàn)設備潛在的故障，及時采取預防措施，避免或減少事故的發(fā)生，延長使用期限，提高設備可用率；
3． 通過對設備的狀態(tài)分析，可以確定合理的檢修時機和檢修方案，能夠促進維修制度從事故維修、定期維修向視情維修的轉變，避免不必要的停機，并能通過提高修復速度減少停機時間，節(jié)約維修費用；
4． 故障診斷專家系統(tǒng)的應用能夠解決現(xiàn)場專家不足的問題，能夠充分利用領域專家的豐富經驗，使故障診斷的整體水平有所提高，從而創(chuàng)造巨大的社會效益和經濟效益；
5． 振動測試技術也是轉子現(xiàn)場動平衡不可缺少的手段。
在線監(jiān)測技術能對機械設備運行狀態(tài)做監(jiān)測及分析，通過實時監(jiān)測和分析機械設備的故障狀態(tài)以及隨后的發(fā)展，不僅可以隨時反映機械設備的故障及故障程度，而且可以預示今后什么時間機器的故障達到不可接受的程度而應停機維修，從而能對機械設備施行先進的預知維護，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以時間為基礎的預防性維護，為安全生產提供科學保障。
3. EN8000的特點和優(yōu)勢 您的生產保障 我們的產品
 我公司生產的EN8000大型機械振動監(jiān)測故障診斷專家系統(tǒng)就是基于以上的目的生產設計的。它將為您的設備不間斷安全運營提供保障。
EN8000系統(tǒng)總體結構
EN8000B系統(tǒng)一般由采集站（智能數(shù)據(jù)采集箱，也稱下位機）及工作站（上位機）組成，二者通過網絡集成。采集站實時采集各種信號，并進行分析、存儲和顯示。采集站只能作波形、頻譜和趨勢等簡單分析，而其他復雜的分析和故障診斷就要在工作站才能進行，這種分工最大限度地簡化采集站上的操作，保證其數(shù)據(jù)采集和存儲的可靠性。
工作站可為任何處于控制室、辦公室甚至遠在千里之外的運行Windows操作系統(tǒng)的計算機，只要此計算機可通過網絡與采集站連接并安裝En8000B工作站軟件。在工作站上可實時監(jiān)測現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)、對歷史數(shù)據(jù)進行故障分析診斷、備份歷史數(shù)據(jù)、修改系統(tǒng)參數(shù)、備份系統(tǒng)參數(shù)、升級系統(tǒng)程序等。
如果測點較多，采集站數(shù)量多于4個，或同時工作的工作站數(shù)量較多，為提高系統(tǒng)處理性能，可增設數(shù)據(jù)服務器。數(shù)據(jù)服務器接收、處理和存儲采集站的實時數(shù)據(jù)，同時為工作站提供數(shù)據(jù)服務。
EN8000系統(tǒng)的特點
硬件采用模塊化結構，安裝、維護、更換方便，可靠性好。每個振動量模板為4路，模擬量板和開關量板均為32路，可任意組合配置。其中某一通道或某一模塊故障不會影響其他通道或其他模塊正常工作，用戶僅需自行更換發(fā)生故障的模塊即可解決此類故障（我公司會提供一定量的模塊備件）。
EN8000的診斷知識庫為開放式結構，用戶可以將長期運行維護中積累的經驗和知識加入知識庫。
EN8000除了一般振動分析系統(tǒng)所具有的各種振動圖譜外，還有自己的特有功能，如：
◇軸系運動仿真圖
◇相關趨勢分析（橫坐標和縱坐標可任意選，時間段可任◇意設定）
◇多種動平衡計算
◇完備的數(shù)據(jù)庫管理
◇遠程診斷分析等等
EN8000系統(tǒng)采用中文Windows 2000操作系統(tǒng)，具有豐富的實時多任務、虛擬存儲、文件管理和網絡管理等功能，主要軟件在Delphi 6.0編程環(huán)境下開發(fā)，具有強大的圖形顯示、數(shù)據(jù)庫管理和網絡通訊等編程功能。二次開發(fā)能力強，與其它系統(tǒng)具有良好的兼容性。全中文下拉式菜單，用戶界面十分友好，操作使用極其方便。具有齊全的針對軋機機械設備故障分析的信號處理功能和完善的故障診斷專家系統(tǒng)功能。
EN8000系統(tǒng)的功能
1. 實時連續(xù)的數(shù)據(jù)采集顯示功能
·具有完備可靠的現(xiàn)場信號拾取功能；
·準連續(xù)、極高速、同步整周期采集存儲設備的所有振動信號；
·可高速準確的采集轉速及與設備狀況有關的過程參數(shù)；
·動態(tài)顯示設備的運行狀態(tài)。
2. 靈活方便的組態(tài)軟件
提供組態(tài)軟件，可以根據(jù)需要任意組合實時監(jiān)測顯示畫面，滿足用戶多方面的要求，提高工作效率。
3. 可以自動識別設備的運行狀態(tài)
·正常運行狀態(tài)；
·開停機狀態(tài)；
·空載狀態(tài)、振動異常狀態(tài)等。
4. 可以自動形成多種完備的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)事故追憶
·歷史數(shù)據(jù)庫包括：小時數(shù)據(jù)庫，天數(shù)據(jù)庫，月數(shù)據(jù)庫和年數(shù)據(jù)庫；
·事件數(shù)據(jù)庫：包括開停機事件，異常變化事件，報警事件等；
5. 提供齊全的振動分析功能
·時域分析：波形、軸心軌跡、軸心位置、軸系運動仿真；
·頻域分析：頻譜、瀑布圖、倒頻譜、包絡譜、細化譜、相位圖、小波變換；
·變速過程：波特圖、極坐標圖、級聯(lián)圖；
·趨勢分析和相關趨勢分析；
·對比分析；
6. 提供完備的故障診斷專家系統(tǒng)
具有適應不同診斷對象的知識庫，能夠對診斷知識庫進行維護。具有強大的征兆自動獲取能力，可自動診斷和對話診斷設備常見的振動故障。
7. 具有多種平衡計算方法
·最小二乘法影響系數(shù)計算和動平衡計算；
·諧分量法影響系數(shù)計算和動平衡計算；
·矢量加減運算、剩余振動估算等功能。
8. 具有強大的網絡功能
采用TCP/IP通訊協(xié)議和Winsock編程，可提供快速、安全、可靠的遠程服務網絡接口，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和故障診斷。
9. 硬件采用積木式模塊化的集散型主從分布式結構，可靠性高，維護方便。
10. 應用軟件全部自行研制，與其它系統(tǒng)具有良好的兼容性，能夠及時充分滿足用戶的特殊要求。
4. 具體案例：武漢鋼鐵集團公司第二熱軋帶鋼廠 案例研究
1. 案例簡介
武漢鋼鐵（集團）公司第二熱軋帶鋼廠2250mm熱軋帶鋼是目前我國最寬的熱帶鋼軋機，是國內第一個要求對熱軋生產線的全過程進行在線監(jiān)測和診斷的軋機生產線，監(jiān)測的設備包括30余臺減速機、人字齒輪機座和風機等，測點多達200余個，選用北京英華達公司生產的EN8000振動監(jiān)測故障診斷專家系統(tǒng)。
對軋鋼機械的齒輪和滾動軸承進行故障診斷，困難較大，主要原因是涉及的知識范圍廣，信號傳遞途徑復雜，影響因素多，信號分析過程較難理解，并且缺少典型案例和故障診斷經驗等。由于軋鋼機械的振動是一個復雜的物理現(xiàn)象，難以建立故障定量判斷標準，目前主要依靠相對判斷標準和對比分析進行診斷。
目前，武鋼第二熱軋廠剛投入生產，各種設備的振動較小，表明設備的狀態(tài)比較正常。隨著生產量的增加和時間的延長，不可避免會出現(xiàn)一些故障。由于軋鋼機械振動故障頻率范圍較寬，特別是由于轉速較低，存在較多的低頻成分，而加速度傳感器對低頻振動不敏感，因此，我們引入測量軸振動的位移傳感器（渦流傳感器）。例如，磨損是軸承最常見的現(xiàn)象，通過采用渦流傳感器，不間斷地測量探頭與旋轉軸之間的相對間隙變化，可以發(fā)現(xiàn)軸承因磨損而發(fā)生的徑向間隙的變化，做到故障的準確診斷。此外，采用靈活的數(shù)據(jù)采集方法和現(xiàn)代信號處理技術，能夠在復雜的頻域信號中準確識別軸頻、齒輪嚙合頻率及滾動體通過頻率等故障特征頻率成分，特別是可以通過歷史數(shù)據(jù)的對比分析和不同運行工況的對比分析，識別設備的狀態(tài)以及故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢。
現(xiàn)今，雖然有的熱軋廠實現(xiàn)了關鍵設備的在線監(jiān)測，但由于缺乏有效的分析手段，發(fā)揮的作用有限。對于連續(xù)化、自動化程度很高的熱軋生產線，生產的異常中斷將造成巨大的經濟損失。隨著設備故障診斷技術的不斷完善，采用在線監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)成為必然趨勢。
EN8000系統(tǒng)采用工業(yè)組態(tài)方式，能夠在線編輯所要監(jiān)測的數(shù)據(jù)（如幅值，特征參數(shù)，特征頻率幅值等）以及表現(xiàn)形式（如示意圖、棒圖、表格、數(shù)字和曲線等）。
系統(tǒng)具有適用于齒輪和滾動軸承的倒頻譜分析、包絡分析、細化譜分析和小波變換等振動分析方法，能夠準確識別軸頻、齒輪嚙合頻率及滾動體通過頻率等故障特征頻率成分；能夠通過歷史數(shù)據(jù)的對比以及不同運行工況的對比，把握設備的運行狀態(tài)，識別故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢。
本系統(tǒng)是基于減速機的結構特點、齒輪、軸承和風機的故障機理以及現(xiàn)代信號處理技術、計算機技術、人工智能技術和網絡通訊技術等建立的，具有先進性、可靠性、實用性和可擴展性等特點。系統(tǒng)由傳感器、智能數(shù)采箱、狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器、工程師站及監(jiān)測分析和故障診斷軟件組成，其主要功能包括數(shù)據(jù)采集和存儲、振動監(jiān)測、信號分析和故障診斷專家系統(tǒng)等。
本系統(tǒng)可以實現(xiàn)2250mm熱軋帶鋼工廠機械設備運行狀態(tài)的監(jiān)測、設備運行壽命的預測、設備故障的及時發(fā)現(xiàn)和原因分析以及設備預測性維修的指導�？梢约皶r發(fā)現(xiàn)設備軸承、齒輪、傳動軸、連接螺栓、潤滑等本體零部件的缺陷情況和相連部件的故障情況并及時報警和提出指導性的處理信息，從而避免非計劃停機。
本系統(tǒng)采用星型網絡方式接入廠內局域網系統(tǒng)站，并接受外部網絡的信息和向外部網絡提供系統(tǒng)信息以及數(shù)據(jù)交換。
2 EN8000系統(tǒng)結構
在武鋼第二熱軋廠振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中，共有190多個鍵相和振動測點，需要配置10個EN8000智能數(shù)采箱。每個數(shù)采箱有9個插槽可用于自由配置測量模塊。為便于現(xiàn)場安裝和監(jiān)測，為每個數(shù)采箱提供1個標準機柜，機柜內配一臺15″CRT顯示器和鍵盤。
狀態(tài)數(shù)據(jù)服務器用于存儲實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)（小時數(shù)據(jù)，天數(shù)據(jù)，月數(shù)據(jù)，年數(shù)據(jù)，原始比較數(shù)據(jù)）和事件數(shù)據(jù)等，并負責與其它計算機的數(shù)據(jù)交換。
工程師站配一臺工業(yè)控制機（上位機）、一臺CRT和一臺CANON彩色打印機。上位機主要用于故障診斷分析。
3 EN8000系統(tǒng)主要功能
3.1系統(tǒng)配置
在系統(tǒng)配置菜單中，可以對保證系統(tǒng)正常工作的各種參數(shù)進行設置。通過系統(tǒng)配置，在不改變軟件的前提下，可以滿足修改監(jiān)測設備參數(shù)的需要。系統(tǒng)配置具有密碼保護功能。在系統(tǒng)構成中，可以設置系統(tǒng)名稱、采集箱的個數(shù)、采集板的數(shù)量和通道類型等。在通道設置中，可以設置通道的名稱、單位、量程上下限和報警上下限等。在設備參數(shù)中，可以設置齒輪齒數(shù)、傳動比、軸承節(jié)徑、滾動體直徑和滾動體數(shù)目等。在采集存儲中，可以設置不同的數(shù)據(jù)庫的記錄間隔和時間長度等。
在用戶菜單中，可以設置用戶個數(shù)、用戶密碼和用戶權限等。
3.2 狀態(tài)監(jiān)測
提供棒圖、數(shù)字和曲線形式，典型設備的圖片庫和繪圖工具，對實時監(jiān)測畫面進行組態(tài)設計，出現(xiàn)異常時具有聲、光報警功能。
3.3 信號分析
EN8000系統(tǒng)具有多種信號分析功能，主要有：
時域分析：波形及其特征參數(shù)、軸心軌跡、軸心位置、趨勢分析；
頻域分析：頻譜及其特征參數(shù)、細化譜、倒頻譜、瀑布圖、濾波分析；
變速分析：波特圖、極坐標圖、級聯(lián)圖；
時頻分析：小波變換。
相關趨勢分析：可分析任一個或多個參量相對某個參量的變化趨勢。
對比分析：能夠對歷史數(shù)據(jù)以及不同運行工況的數(shù)據(jù)進行對比分析。
信號分析為故障診斷提供了重要手段。對于各種圖形，系統(tǒng)提供了詳細的使用方法。為了更好地診斷故障，對于一些信號分析方法進行了處理。例如，在波形圖中，除了可以顯示振動的峰峰值外，還可以顯示振動的絕對均值、有效值、歪度、峭度和波峰因子等，在頻譜圖中，可以顯示振動的幅值、中心頻率、均方頻率和頻率方差等。并可以顯示原始的波形、頻譜圖和經過濾波（低通、高通、帶通和帶阻）的波形、頻譜圖。
3.4 故障診斷專家系統(tǒng)
故障診斷的本質是要判斷故障和征兆之間的因果關系。EN8000故障診斷專家系統(tǒng)是根據(jù)故障診斷問題的特點和要求，在Windows環(huán)境下開發(fā)的，具有以下主要功能。
3.4.1 專家診斷功能
采用基于規(guī)則、模型和案例相結合的推理模式，運用正反向混合推理策略，根據(jù)自動獲取的故障征兆，采用在線診斷和離線診斷兩種方式，對軋鋼機械故障進行自動診斷。同時，系統(tǒng)還具有對話診斷、診斷結果的解釋、診斷結果存儲和事故追憶等功能。
3.4.2 知識庫管理功能
建立適用于齒輪、軸承和風機的開放的知識庫系統(tǒng)，可以診斷不平衡、不對中、松動、軸承間隙增大、齒輪磨損、點蝕、偏心、局部斷齒、軸承內圈故障、軸承外圈故障和滾動體故障等。在系統(tǒng)的應用過程中，根據(jù)診斷對象的特點和經驗積累，通過知識庫管理系統(tǒng)可以增加、修改、刪除有關的故障、特征和診斷規(guī)則，保證知識庫的完整和正確。同時，還提供典型故障圖譜，常見故障機理和特征及故障案例等。
3.5 壽命預測
由于軋機機械設備的故障發(fā)展大多數(shù)是漸進性的，有疲勞和磨損的特征，隨著使用時間的加長而逐步喪失其功能，并且使用期限的長短與設備運行工況有密切的關系，因此進行壽命分析和預測是必要的。根據(jù)有關公式和表格可以計算軸承、齒輪和轉子的額定壽命，并根據(jù)設備的實際運行歷史和當前工況，預測設備的剩余壽命。
4. EN8000系統(tǒng)主要特點
⑴數(shù)采箱采用模塊化結構，安裝、維護、更換方便，可靠性好。
�、撇捎霉I(yè)組態(tài)方式，能夠在線編輯所要監(jiān)測的數(shù)據(jù)以及表現(xiàn)形式。
�、蔷哂羞m用于齒輪和滾動軸承的濾波分析、倒頻譜分析、包絡分析、細化譜分析和小波變換等振動分析方法。
�、裙收显\斷專家系統(tǒng)具有征兆獲取、自動診斷、對話診斷以及診斷結果的存儲等功能。
�、刹捎弥形腤indows操作系統(tǒng)，用戶界面十分友好，操作使用極其方便。
5. EN8000系統(tǒng)安裝描述
武漢鋼鐵（集團）公司第二熱軋帶鋼廠2250mm熱聯(lián)扎機組“EN8000軋機機械設備在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)”共有10臺EN8000數(shù)采箱，一臺上位機和一臺數(shù)據(jù)服務器構成。
1#EN8000數(shù)采箱用于采集定寬夾送輥減速機和定寬壓力主傳動減速機的相關振動；
2#EN8000數(shù)采箱用于采集R1粗軋機主傳動減速機，R1粗軋機人字齒輪機座和R1粗軋機壓下傳動減速機的相關振動；
3#EN8000數(shù)采箱用于E2立輥軋機兩臺傳動減速機和R2粗軋機壓下傳動減速機的相關振動；
4#EN8000數(shù)采箱用于采集F1、F2精軋機主傳動減速機和人字齒輪機座的相關振動；
5#EN8000數(shù)采箱用于采集F3、F4精軋機主傳動減速機和人字齒輪機座的相關振動；
6#EN8000數(shù)采箱用于采集F5、F6、F7精軋機人字齒輪機座和切頭飛剪的相關振動；
7#EN8000數(shù)采箱用于采集1#、2#、3#卷曲夾送輥減速機和卷曲卷筒減速機的相關振動；
8#EN8000數(shù)采箱用于采集橫切線中開卷卷筒減速機和橫切切邊剪的相關振動；
9#EN8000數(shù)采箱用于采集平整線中的平整開卷傳動減速機，平整主傳動減速機和平整卷取傳動減速機的相關振動；
10#EN8000數(shù)采箱用于采集1#加熱爐1#、2#風機，2#加熱爐1#、2#風機的相關振動。
“EN8000軋機機械設備在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)服務器機柜位于精軋信息室內，上位機位于精軋信息室內計算機桌上。1— 10#EN8000數(shù)采箱機柜分別通過一根四模光纖和數(shù)據(jù)服務器機柜中的光纖收發(fā)器連接入CISCO交換機，上位機通過一根五類網絡線接入CISCO交換機，形成網絡。
所有這一切，都將有力地保證本項目在技術上處于世界先進水平，并保證本項目順利實施、成功投用和長期穩(wěn)定的運行，為機組安全、經濟運行發(fā)揮重要作用。
為了您的安全，攜手ENVADA
在實現(xiàn)安全運營的道路上，僅憑技術是遠遠不夠的。選擇ENVADA，與具有豐富經驗的業(yè)務專家進行合作。讓ENVADA的研發(fā)部門與多年來所 積累的豐富經驗為您服務。
作為振動監(jiān)測和故障診斷行業(yè)的國內發(fā)展引路人，ENVADA擁有多年的豐富經驗，也使其成為安全運營保護和實現(xiàn)更高商業(yè)價值的領導者�！ ∪绻墓菊跒榘踩a和定期維修的麻煩而苦惱，ENVADA將是您的最佳選擇。
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