新型干法水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的探討

1、新型干法水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的探討新型干法水泥生產(chǎn)線的原料、預(yù)熱、燒成、冷卻、煤磨構(gòu)成了水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中各種機(jī)械設(shè)備互相配合，一環(huán)連著一環(huán)，緊密相連，為完成著水泥熟料生產(chǎn)的過(guò)程的原料粉制備、燃料供應(yīng)、原料粉預(yù)熱、分解到熟料燒結(jié)、熟料冷卻的全部工作。任何一臺(tái)設(shè)備停機(jī)，都會(huì)造成全線停產(chǎn)。新型干法水泥的生產(chǎn)是連續(xù)性的，每次停窯，都要先停止喂料、減煤、給窯體保溫的過(guò)程；停窯時(shí)間再長(zhǎng)，就要停止喂煤。如設(shè)備故障排除后再生產(chǎn)時(shí)就要先給窯體升溫，到9001000，再?gòu)纳俚蕉嘣黾游沽希虝r(shí)間的停窯，到恢復(fù)正常生產(chǎn)，往往也要浪費(fèi)一兩個(gè)小時(shí)。由于新型水泥生產(chǎn)線產(chǎn)能大，動(dòng)輒就是4000t/d、500

2、0t/d。按一噸水泥熟料市場(chǎng)價(jià)235元計(jì)算，5000t/d生產(chǎn)線停產(chǎn)一天，企業(yè)就要損失約117萬(wàn)元，每停產(chǎn)1小時(shí)，就要損失約5萬(wàn)元。不算窯體保溫、升溫的過(guò)程所使用的燃料費(fèi)用。因此，搞好機(jī)械設(shè)備的維護(hù)，減少停機(jī)的次數(shù)，努力提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，使水泥窯點(diǎn)火之后，不停窯。是水泥企業(yè)追求的目標(biāo)。記得在1988年1月，當(dāng)我走進(jìn)伊拉克卡爾巴拉水泥廠，這個(gè)由德國(guó)玻利休斯公司建造的水泥廠，具有兩條3200t/d水泥生產(chǎn)線，日產(chǎn)水泥近7000噸，職工人數(shù)不足400人而要完成生產(chǎn)、檢修乃至大修任務(wù)的水泥廠，讓我吃驚的是，職工人數(shù)這么少，卻設(shè)立了一個(gè)有8個(gè)崗位的“預(yù)檢修辦公室”。可就是這個(gè)“預(yù)檢修辦公室”，在我兩度在該

3、廠任工程師的三年時(shí)間里，領(lǐng)導(dǎo)全廠對(duì)2條生產(chǎn)線進(jìn)行了5次有效的大修和無(wú)數(shù)次的中修、小修。保證了設(shè)備的正常運(yùn)行，創(chuàng)下了窯運(yùn)轉(zhuǎn)率超過(guò)93%的該廠最好記錄，也使卡爾巴拉水泥廠成為了伊拉克工業(yè)部的紅旗單位。綜觀“預(yù)檢修辦公室”的作用，關(guān)鍵是“預(yù)”字，是它使全廠的設(shè)備維修管理由“傳統(tǒng)的計(jì)劃維修，和使用大量的檢修工人，去四處救火”的模式轉(zhuǎn)換成了目前在許多企業(yè)中采用的“專業(yè)運(yùn)行、專業(yè)診斷、專業(yè)維修”的設(shè)備維修管理模式。對(duì)于被監(jiān)測(cè)的設(shè)備，通過(guò)運(yùn)行人員反饋或?qū)I(yè)監(jiān)測(cè)人員的周期性巡檢，是發(fā)現(xiàn)該設(shè)備有故障，并判斷出故障的類型、部位和程度，運(yùn)行方面就可以參考監(jiān)測(cè)中心的診斷意見(jiàn)并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，合理安排停機(jī)維修計(jì)劃。而

4、專業(yè)維修機(jī)構(gòu)(或公司)由于可以參考監(jiān)測(cè)中心出具的“診斷報(bào)告”而大大減少盲目維修帶來(lái)的巨大浪費(fèi)。這樣一來(lái)，企業(yè)的設(shè)備維修由原來(lái)的被動(dòng)維修和計(jì)劃預(yù)防維修，轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的狀態(tài)預(yù)知維修。 機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)年累月運(yùn)轉(zhuǎn)，不出故障、不停車是不可能的。提高設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量、定期高質(zhì)量的維修保養(yǎng)、運(yùn)行過(guò)程中完善的監(jiān)控、巡視、突發(fā)故障的及時(shí)處理等等都是設(shè)備不停車、少停車的有力保障。這種做法的關(guān)鍵也在于“預(yù)”，要預(yù)知設(shè)備的狀況、才能做到預(yù)知維修。以運(yùn)轉(zhuǎn)率90%的新型干法水泥生產(chǎn)線為例，每年就有約40天的設(shè)備維修時(shí)間，（包括臨時(shí)停窯檢修時(shí)間），用以設(shè)備的高質(zhì)量的維修保養(yǎng)。（即大修）。目前，新型干法水泥企業(yè)對(duì)于“預(yù)知”

5、的通常做法都是，設(shè)備管理部門通過(guò)整理分析生產(chǎn)線日常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的設(shè)備監(jiān)控參數(shù)，尤其是可溯性參數(shù)。（這是因?yàn)?，通過(guò)監(jiān)控參數(shù)的可溯功能，設(shè)備管理人員可以查看在設(shè)備報(bào)警的前一段時(shí)間的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，幫助設(shè)備管理人員更好的判斷設(shè)備運(yùn)行的的真實(shí)狀況。如某一點(diǎn)的溫度突然升高報(bào)警，造成了停車，實(shí)際上并不一定是設(shè)備本身真有故障，可能是由于溫度測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)的瞬時(shí)故障。）發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，制定設(shè)備大修計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高質(zhì)量的維修保養(yǎng)。現(xiàn)在使用DCS系統(tǒng)的新型干法水泥生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備監(jiān)控一般分為以下三部分。一是將燒成系統(tǒng)中的部分主機(jī)如窯頭、窯尾主風(fēng)機(jī)、原料磨機(jī)、選粉機(jī)、煤磨磨機(jī)等設(shè)備的軸瓦、軸承的溫度、振動(dòng)參數(shù)（幅度或位

6、移），送到DCS機(jī)站，在中央控制室操作員的計(jì)算機(jī)畫面上顯示、記錄并被存儲(chǔ)，在由操作員來(lái)監(jiān)控，運(yùn)行參數(shù)可追溯。一旦發(fā)生參數(shù)超限報(bào)警，由操作員決定是否停車，或報(bào)告機(jī)械設(shè)備管理部門來(lái)確認(rèn)、處理。DCS系統(tǒng)主要是管理生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝運(yùn)行參數(shù)。所以留給機(jī)械運(yùn)行參數(shù)的DCS點(diǎn)數(shù)有限，同時(shí)還受操作員計(jì)算機(jī)畫面尺寸的限制。能夠傳送到中控室的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)只能占熟料生產(chǎn)系統(tǒng)的一小部分。二是在現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)設(shè)備如磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、窯拖輪等設(shè)備的附近，安裝具有可向中控室操作員計(jì)算機(jī)傳送峰值報(bào)警信號(hào)功能的溫度巡檢儀，用來(lái)監(jiān)測(cè)主機(jī)設(shè)備的軸承或軸瓦的溫度。當(dāng)中控室操作員在計(jì)算機(jī)畫面上看到某一個(gè)參數(shù)超限報(bào)警后，通知機(jī)械管理人員進(jìn)行確

7、認(rèn)、處理。這些參數(shù)由于受巡檢儀設(shè)備的限制，只在現(xiàn)場(chǎng)顯示，沒(méi)有存儲(chǔ)，也不可以追溯。三是水泥熟料燒成系統(tǒng)中，那些沒(méi)有被中控室操作員監(jiān)控，也沒(méi)有安裝現(xiàn)場(chǎng)巡檢儀的機(jī)械設(shè)備，則通過(guò)設(shè)備管理人員利用手摸（感知溫度、振動(dòng)變化）耳聽(tīng)（感知振動(dòng)或異音）或是利用機(jī)旁安裝的固定式機(jī)械溫度計(jì)、便攜式溫度計(jì)、測(cè)振儀進(jìn)行定期或不定期的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理并將巡檢結(jié)果記錄在車間的日志上，這些參數(shù)，數(shù)量最多，雖然是瞬時(shí)數(shù)值還有些滯后或摻加有人為因素，但是如果保存得好，也同樣會(huì)成為可追溯性參數(shù)。水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)中，除了窯內(nèi)掉轉(zhuǎn)外，機(jī)械設(shè)備的故障多發(fā)點(diǎn)往往出現(xiàn)在主機(jī)設(shè)備的軸承、軸瓦。由于安裝、負(fù)荷、潤(rùn)滑、潤(rùn)滑油質(zhì)等等原因都可能

8、出現(xiàn)溫度升高、振動(dòng)參數(shù)異常，甚至出現(xiàn)報(bào)警停車。對(duì)于設(shè)備的軸承、軸瓦溫度參數(shù)的測(cè)量可以通過(guò)熱電阻、溫度變換器、溫度指示儀組成溫度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以使溫度參數(shù)遠(yuǎn)傳，從而進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測(cè)、顯示記錄或存儲(chǔ)，成為可溯性參數(shù)；缺點(diǎn)是每個(gè)測(cè)點(diǎn)需要獨(dú)立的測(cè)量供電電纜，裝置多、安裝線路復(fù)雜，費(fèi)用較高。也可以采用玻璃桿水銀溫度計(jì)在機(jī)旁測(cè)量溫度，簡(jiǎn)單易行；缺點(diǎn)是必須到機(jī)旁才能看到溫度值，測(cè)量結(jié)果沒(méi)法遠(yuǎn)傳、記錄處理。還可使用便攜式輻射溫度計(jì)，簡(jiǎn)單方便，走到哪，測(cè)到哪；它和機(jī)旁安裝的溫度計(jì)存在同樣的缺點(diǎn)。    振動(dòng)是一種極其普遍的物理現(xiàn)象。物體圍繞平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)就稱為振動(dòng)

9、。為了說(shuō)明振動(dòng)的性質(zhì)，大多使用振幅、頻率、相位三種參數(shù)。用這些參數(shù)表示振動(dòng)，可以對(duì)振動(dòng)的激烈程度、振動(dòng)的原因及不良部位等進(jìn)行定量的監(jiān)測(cè)。    1.振幅    振幅表示振動(dòng)體或質(zhì)點(diǎn)距離其平均中心的幅度。振幅有位移振幅、速度振幅和加速度振幅之分。表示方法有單振幅、雙振幅兩種。也有以最大值、平均值、有效值三種來(lái)表示振幅的。圖1表示了它們之間的相互關(guān)系。                

10、;       圖1  振幅    2.頻率    物體每振動(dòng)一次所需要的時(shí)間稱為周期。單位是秒，而每秒振動(dòng)的次數(shù)叫做頻率，其單位是次秒，用Hz表示。    頻率與振動(dòng)周期互為倒數(shù)，即    頻率=1/周期    3.相位    所謂相位就是表示振動(dòng)的部分相對(duì)于其他振動(dòng)的部分或其他固定部分處于什么位置關(guān)系的一個(gè)量。兩個(gè)不同的振動(dòng)源都會(huì)有各自的相位，

11、、相同的相位可能引起合拍共振，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。如果相位相反，則可能引起振動(dòng)抵銷，起到減振作用。因此，相位也是振動(dòng)特征的重要信息。在進(jìn)行振動(dòng)的測(cè)量和分析時(shí)，通常使用的傳感器是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，使傳感器產(chǎn)生與機(jī)械振動(dòng)成函數(shù)關(guān)系的電信號(hào)。然后通過(guò)放大進(jìn)行記錄和顯示。對(duì)于新型干法水泥生產(chǎn)線上由于機(jī)械設(shè)備數(shù)量眾多，設(shè)備的質(zhì)量參差不齊，而且相互關(guān)聯(lián)，往往由于一臺(tái)設(shè)備故障就會(huì)造成全線停車，在水泥線連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，各類機(jī)械設(shè)備開開停停是非常正常的事。所以水泥生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備，它是不可能也沒(méi)有必要按一刻也不停，或者不能停的那種重型或精密設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)要求和實(shí)施。就振動(dòng)檢測(cè)參數(shù)來(lái)說(shuō)，我們可以測(cè)量加速度、

12、測(cè)量頻率、測(cè)量位移。各種進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)振動(dòng)參數(shù)分析設(shè)備琳瑯滿目，進(jìn)口設(shè)備動(dòng)輒就要幾十萬(wàn)元一套。經(jīng)過(guò)本人三十多年在新型干法水泥生產(chǎn)線工作實(shí)踐和很多水泥設(shè)備管理專家的理論和實(shí)踐都認(rèn)為，精密的振動(dòng)檢測(cè)和分析對(duì)水泥生產(chǎn)設(shè)備固然重要，但不是一定必要的。振動(dòng)位移、速度和加速度三者之間有著微分、積分關(guān)系。只要獲得其中之一，便可換算求得另外兩個(gè)參數(shù)。 如果能夠?qū)⒄駝?dòng)位移檢測(cè)參數(shù)測(cè)好，堅(jiān)持下來(lái)，就可以滿足水泥企業(yè)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的需要，也包括了預(yù)檢修的需要。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是廣泛使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的物網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和推廣普及，使用物網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行新型干法水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控成為可能。 所謂物網(wǎng)，就是利用因特網(wǎng)、T

13、DMA、GSM、GPRS網(wǎng)，將我們需要監(jiān)控的新型干法水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)，以最快的速度傳給需要這些信息的設(shè)備管理者，（甚至是設(shè)備制造廠家），進(jìn)行判斷、分析，制定檢修或預(yù)檢修計(jì)劃，最大限度地保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低維修成本，提高企業(yè)效率的目的。下面介紹一種使用物網(wǎng)技術(shù)的新型干法水泥生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。（以下簡(jiǎn)稱SJX系統(tǒng)）。它可以和生產(chǎn)線現(xiàn)用的DCS系統(tǒng)互相通訊。 其原理如下：我們將我們認(rèn)為需要監(jiān)控的所有機(jī)械設(shè)備的溫度、振動(dòng)位移（振幅）參數(shù)，通過(guò)溫度檢測(cè)單元、振動(dòng)傳感器進(jìn)行采集后送到車間計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)（一般為一年或更長(zhǎng)），車間計(jì)

14、算機(jī)通過(guò)光纖將信息傳送到企業(yè)設(shè)備管理部的計(jì)算機(jī)。同時(shí)將信息傳送到物網(wǎng)，物網(wǎng)就會(huì)把信息傳到設(shè)備管理者的電腦或手機(jī)上（或者是重要設(shè)備的制造廠家）。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)報(bào)警，設(shè)備管理者的電腦或手機(jī)上就會(huì)顯示正在報(bào)警的設(shè)備名稱，報(bào)警數(shù)據(jù)和該參數(shù)報(bào)警前8小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行的曲線。下面是SJX系統(tǒng)的立磨溫度測(cè)量系統(tǒng)。大家注意，在這里的溫度測(cè)量，沒(méi)有采用目前通用的熱電阻、溫度變換器測(cè)量方式，這是因?yàn)檫@種傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法，必須是一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，就要一支熱電阻，一個(gè)溫度變換器和一根電纜，才能將溫度信號(hào)傳送到車間計(jì)算機(jī)。這樣測(cè)點(diǎn)一多，設(shè)備就多，電纜也多，不僅費(fèi)用高而且增加很大的施工難度，也就是水泥企業(yè)監(jiān)測(cè)的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)少的重要原因。因此SJX系統(tǒng)采用了現(xiàn)在世界上最先進(jìn)的“一線總線測(cè)溫方式”。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是使用一根電纜將所有的溫度檢測(cè)單元直接串聯(lián)的測(cè)溫方式。如上圖所示。這樣一根電纜最多可串聯(lián)64個(gè)測(cè)溫單元，基本上可以滿足新型干法水泥生產(chǎn)線各個(gè)車間的機(jī)械設(shè)備的溫度檢測(cè)。下圖是SJCX系統(tǒng)中振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)大家注意，在這里的震動(dòng)測(cè)量，也沒(méi)有采用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，而是在現(xiàn)場(chǎng)安裝一臺(tái)能夠接受最多8個(gè)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)檢測(cè)單元，和振動(dòng)傳感器相連，振動(dòng)單元用網(wǎng)線將現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)信號(hào)送到車間計(jì)算機(jī)。SJX系統(tǒng)的這些設(shè)計(jì)，就可使前面所述的，目前使用DCS系統(tǒng)的新型干法水泥生產(chǎn)線