基于電流的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)獲獎科研報(bào)告

基于電流的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)獲獎科研報(bào)告

【摘

要】通過對某車間設(shè)備故障運(yùn)行狀況的分析，發(fā)現(xiàn)電機(jī)過負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)生是造成電機(jī)過流的關(guān)鍵因素，也是造成設(shè)備斷流的主要原因，嚴(yán)重制約生產(chǎn)的順利進(jìn)行，為了解決此問題開發(fā)了一套基于電流的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)的使用及時有效的掌握設(shè)備臨界故障信息，提前對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常提出預(yù)警，為修理人員進(jìn)行設(shè)備預(yù)防維保工作提供了有利信息，有效保證了制絲生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】電流;設(shè)備監(jiān)測;故障診斷

1、導(dǎo)言

作為動力的電機(jī)在日常生產(chǎn)得到廣泛的應(yīng)用且發(fā)揮著不可替代的作用，而其工作的可靠性也直接影響生產(chǎn)作業(yè)的正常運(yùn)行[1]，特別是對于煙葉加工這種流程作業(yè)，一臺關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障就可能影響到一條生產(chǎn)線的生進(jìn)行。因此在掌握其健康數(shù)據(jù)的前提下，通過有效的數(shù)據(jù)分析預(yù)測故障發(fā)展的趨勢[2]，做到有計(jì)劃針對性的維修，從而避免因設(shè)備突發(fā)故障造成影響，顯得尤為重要。同時運(yùn)用科學(xué)的措施與方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修由經(jīng)驗(yàn)型、周期型向科學(xué)型、數(shù)字信息型方面轉(zhuǎn)變，由人工控制經(jīng)驗(yàn)決策向自動控制科學(xué)決策轉(zhuǎn)變，也成為現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)的重點(diǎn)。

2、現(xiàn)狀描述

目前某車間在用設(shè)備約為400臺組，其中包含大型主機(jī)設(shè)備20臺組，通用設(shè)備60組以及輔聯(lián)設(shè)備若干，涉及電機(jī)600余臺。通過對127次設(shè)備故障運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)整理與歸類分析，發(fā)現(xiàn)其中有62.20%屬于電機(jī)過流故障（表1），而在電機(jī)過流的原因中，有81.01%是因?yàn)殡姍C(jī)過負(fù)載運(yùn)行產(chǎn)生的故障（表2），也是造成電機(jī)過流的最主要原因，嚴(yán)重制約生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

因此開發(fā)一套基于電流的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常時及時干預(yù)，最大力度避免過流故障的發(fā)生，降低車間斷流次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率是十分有必要的。同時，通過數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)分析方法的運(yùn)用，可以及時排除設(shè)備隱患，也為優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)建立了保障，提高生產(chǎn)過程控制能力的同時提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗。

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）、基于電流的設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，包括：輸入模塊、通訊模塊、采集模塊、設(shè)備狀態(tài)評估、報(bào)警模塊以及包含界面顯示的監(jiān)控機(jī)，并要求監(jiān)測系統(tǒng)遵循以下原則：

I：系統(tǒng)符合制絲設(shè)備的特點(diǎn)，有相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲功能;

II：系統(tǒng)運(yùn)行不占用較大資源，控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間，實(shí)現(xiàn)高效工作;

III：系系統(tǒng)操作簡單，使用便捷、靈活，便于維修人員使用。

（2）、設(shè)備監(jiān)測狀態(tài)的設(shè)計(jì)：

a：設(shè)置電機(jī)狀態(tài)列表。在狀態(tài)列表里將包括電機(jī)的所處的位置、名稱、實(shí)際電流;

b：設(shè)置電流預(yù)警系數(shù)。查閱以往記載的電機(jī)電流數(shù)據(jù)塊，電機(jī)電流通常為額定電流的0.6-0.7倍，負(fù)載發(fā)生劇烈變化時電機(jī)電流會急劇上升。在實(shí)際使用中，電機(jī)所帶的設(shè)備不會毫無征兆的突然損壞，負(fù)載的變化乃至損壞是漸進(jìn)的、變化的，因此可以利用電流檢測負(fù)載的變化過程。所以，在設(shè)備評估系統(tǒng)中電機(jī)的預(yù)警電流設(shè)定在0.8倍額定電流，即電機(jī)電流超過0.8倍額定電流時控制系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號。

c：設(shè)定電機(jī)實(shí)時電流數(shù)字化監(jiān)控，包括電機(jī)啟動電流的判斷、正常工作電流以及電機(jī)異常電流判別和記錄。

三相異步電機(jī)的啟動電流較大，通常能達(dá)到額定電流的5-8倍[3]，電機(jī)電流在短時間內(nèi)突然躍升，但保持時間很短。因此針對電機(jī)的啟動電流采取了設(shè)定延時時間來解決此問題，系統(tǒng)判定當(dāng)電機(jī)處于瞬時啟動狀態(tài)下，在設(shè)定的延時時間內(nèi)能回落到正常的工作電流，則系統(tǒng)將不會記錄該條電機(jī)電流信息，也不會引起相關(guān)報(bào)警，僅當(dāng)電流持續(xù)處于高值并超過設(shè)定延時時間后才會引發(fā)報(bào)警。

當(dāng)電機(jī)發(fā)生異常，電流數(shù)值會發(fā)生線形的增大，在躍變之后并沒有回落到正常值，進(jìn)而損壞電機(jī)并發(fā)生停機(jī)故障，此時系統(tǒng)會判定電機(jī)電流異常，并發(fā)出相關(guān)報(bào)警。

4、效果驗(yàn)證

系統(tǒng)使用后，對部分電機(jī)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，并驗(yàn)證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性（見表3）：

從測試結(jié)果可以看出，數(shù)據(jù)從現(xiàn)場到上位機(jī)全部正確。

在實(shí)際使用過程中時，某線振槽電機(jī)在運(yùn)行時突然出現(xiàn)超過0.8倍的電流值，此時報(bào)警模塊輸出報(bào)警信息（見圖2），同時上位機(jī)趨勢圖也反映了這一情況（見圖3）。修理工進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)振槽曲軸軸承磨損較嚴(yán)重，更換了軸承后振槽電機(jī)電流恢復(fù)了正常（見圖4）。

5、總結(jié)

基于電流的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過及時分析設(shè)備電流數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異常提出預(yù)警信息，為修理人員進(jìn)行設(shè)備預(yù)防維保工作提供了有利信息，有效保證了制絲生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行。通過建立電機(jī)電流監(jiān)控分析系統(tǒng)的模型，提高的