大海则选煤厂设备健康管理系统研究与应用_王振.pdf

大海则选煤厂设备健康管理系统研究与应用王 振（中煤天津设计工程有限责任公司，天津）摘 要：大海则选煤厂设备健康管理系统主要包括资产管理系统、设备在线监测系统、润滑管理系统、维修管理系统，该系统涵盖从设备入厂信息整理、生产过程维护、设备故障监测以及设备报废管理等全流程设备健康管控；规范选煤厂整体设备资产管理，有助于避免生产过程中非计划停机，降低职工劳动强度，提高选煤厂整体工作效率。关键词：选煤厂；设备健康管理系统；资产管理；设备在线监测；润滑管理；维修管理中图分类号：.文献标识码：文章编号：（）（.，）：，.，：；收稿日期：.作者简介：王 振（），男，辽宁铁岭人，年毕业于辽宁工程技术大学矿物加工工程专业，工学学士，中煤天津设计工程有限责任公司工程师。引用格式：王 振 大海则选煤厂设备健康管理系统研究与应用 煤炭加工与综合利用，（）：概 况大海则选煤厂是大海则煤矿的配套选煤厂，位于矿井工业场地东部.处的铁路环线内，距榆林市西北约 ，行政区划隶属榆林市榆阳区补浪河乡管辖，为矿井型动力煤选煤厂，主要生产工艺为：块煤重介浅槽分选，末煤不分选，.粗煤泥采用弧形筛煤泥离心机回收，小于.细煤泥压滤机回收。大海则选煤厂智能化系统建设内容包括网络系统、数据中心及云平台、信息安全、通信系统、选煤厂集控室和为实现各功能配备的相关设备。设备健康管理系统作为大海则选煤厂智能化建设的重要组成部分，建设以来取得了良好的应用效果。设备健康管理体系设备健康管理是选煤厂生产安全稳定运行的基础条件。设备健康管理系统构建五层物理架构（图），包括数据采集层、数据处理层、数据存储层、数据分析层和功能应用层，其中功能应用层主要集成了设备资产管理、设备状态监测系统、设备润滑管理系统、设备维修与保养管理系煤炭加工与综合利用.，统，通过构建物联网平台，实现系统之间数据互通、综合分析、统一管理，建设成从设备采购、设备使用、设备维修保养、设备报废全生命周期的管理系统。图 设备健康管理体系架构大海则选煤厂设备健康管理系统主要包括资产管理、设备在线监测、润滑系统管理和维修管理四个子系统，通过整合现代传感器技术、无线通讯技术、物联网技术、云计算等多项前沿科技，为选煤厂机械设备实现智能监控、实时采集设备运行数据、数据综合分析、设备智能化运维管控提供基础支持，并对传动系统故障进行大数据分析，从而监测设备的健康状态，发现设备的早期故障，预判关键零部件的残余寿命。.资产管理资产管理系统主要为设备健康管理系统提供设备基础数据信息，主要包括：设备资产管理、档案管理、备件管理，同时通过对处于不同生命周期的设备资产按照生命周期阶段进行数据汇总分析，包括前期采购、安装调试、设备验收、设备调拨、设备转移、设备状态、设备资产、设备报废等信息的多维度统计分析，系统内设备基础信息、设备状态可通过、进行查看（图）。.设备在线监测系统通过有线传感器与智能数据采集器的配合，设备在线监测系统在无人工干预的情况下，实现图 资产系统看板传感器网络的自组织。通过对振动及温度信号进行采集，结合工厂自动化系统的工艺参数，进行数字信号处理，得到反映设备特征的状态参数。当出现参数异常时，系统可自动进行提醒，同时触发报警状态下的诊断分析功能。服务器完成数据的存储、展示以及网络的相关配置工作，用户可通过 浏览器远程查看设备的运行状况，设备技术管理人员、相关领导都可以通过相应的权限管理查看设备状态。.监测参数（）振动监测。振动监测是大型旋转机械故障监控与诊断的主要技术方法，机械故障的 可以从振动测量中监测出来，振动监测主要具备以下优点：振动的全息性：设备发生的不同故障都有各自不同的故障特征，这些特征可以由多种方法进行提取、处理以及应用。振动的多维性：从设备不同部位、不同方向进行测量，进而建立设备振动空间模型。振动的传递性：设备的振动可以进行传导，可以不用拆卸设备来掌握设备的运行状态。可分析性：振动可以运用多种数学方法进行分析，在理论上可以充分来实现。从系统的功能来说，对于所有的零部件都能实现对其故障的监测与诊断。（）温度监测。温度是设备运行状态标定的重要指标之一，当设备出现故障时很明显的一个特征就是温度升高，因此，温度异常也是设备故障判断的一个重要因素。（）电流监测。电流监测是对设备的动态电流进行监测，通过 矢量法对电机运行状况进行分析，可了解电机的运行状态。煤炭加工与综合利用 年第 期.数据分析研究设备在线监测系统主要采用全矢谱分析方式进行故障分析（图），同时对同源信息进行高度融合、形成体系最完整的分析技术，充分利用多渠道数据的互补性，通过对同源信息的融合提取知识，解决设备疑难问题（图）。图 全矢谱分析技术原理图 全矢谱分析方法体系在大海则选煤厂实际生产过程中，针对全矢谱相关特征提取技术在机泵故障诊断中，对某一机泵同一测点 个不同方向通道信号的时域图和频域图如图 所示。从图 可以看出，主振矢谱图准确而清晰地表达了二倍频、三倍频及高次谐波成分，通过转子不对中故障特征频率为二倍频及常伴频率为工频和三倍频，可以判断故障为转子不对中；副振矢图中工频处为正值表明转子工频处进动方向为正进动，更加确定了不对中故障的判断。通过振矢角可以确定转子轨迹的位置，矢相位可以用来图 全矢谱频谱、相位确定转子涡动的初始相位。.综合评价技术研究机电设备健康状况的反映指标是多个不同指标反映机电设备的某一项运行环节，设备的运行状态往往取决于状态最差的环节。为实现对机电设备运行状况的有效评估，根据“短板原理”基于多指标的机电设备健康评估技术进行设备运行状态评定。为了计算总体健康指标，考虑到不同指标对于机组总体健康状况影响程度不同，采用不同权值来计算总体结果，用式（）表示。|（）（）其中：为设备综合评价值；为振动评价值；为相应的振动权值；为温度评价值；为相应的温度权值；其他符号类推。为使现场设备的总体健康状态更易于掌握，将总体指标按照其取值范围分为 级，分别为良好、可用、需维修、停机，如表 所示。如果提示为停机则表示现场必须停机。通过一段时间运行和评估工作，确定合理权值，提高评价结果的合理性和真实性。年第 期王 振：大海则选煤厂设备健康管理系统研究与应用表 总体健康评价结果取值范围序号数值范围健康状态.良好.可用.需检查.需停机设备的综合评价值用 表示，计算公式如式（）。（）式中：为振动单项评价值，振动评价值取多个分项指标的最大值，分项指标主要包括通频、各倍频以及轴承能量值等；为振动权值；为温度单项评价值，采用归一化的温度评价策略确定其级别；为温度权值；为润滑单项评价值，润滑信息主要指润滑超期情况和润滑优质检测结果的量化等级；为润滑权值；为点检单项评价值，是与该机组相联系的点检项目反映状态最差等级；为点检权值；为运行时间单项评价值；指累计运行时间，反应机组的老化情况；为运行时间权值；为效率单项评价值，指机泵的实时效率情况；为效率权值；为电流单项评价值，这里将电气常见故障的敏感参数进行量化后进行分级；为电流权值。.实施应用大海则选煤厂共有振动筛 台、破碎机 台、重介浅槽分选机 台、离心机 台、刮板输送机 台、带式输送机 台、渣浆泵 台。根据供电方式不同，设备在线监测传感器主要分为有线和无线两种类型，两者优缺点详见表。表 有线与无线传感器性能对比项目有线传感器无线传感器传输方式传单器线缆到采集器 无线传输采集间隔连续采集非连续采集传输间隔波形连续传输 个数值，个波形采集频率任何范围，多种可选通常 传感器类型加速度、速度、位移等多种可选加速度采集精度合理配置精度高主要采集高频部位适用设备胶带机、刮板机、筛机、破碎机、泵等所有设备水泵 群 等 密 集 安 装、一体式、无变速设备 根据大海则选煤厂设备特点，采用有线和无线组合方式进行设备监测，其中渣浆泵这类高转速的设备，采用无线传感器；振动筛、破碎机、重介浅槽分选机、离心机、刮板输送机和带式输送等具有低转速的设备选用有线传感器。低频振动测点 个、常规振动测点 个、温度测点 个、无线测点 个，数据采集站至服务器主要采用光纤进行数据传输，避免数据传输过程中数据丢失等问题。.润滑管理系统润滑管理系统是通过将润滑“五定”原则进行信息化管理，规范现场设备润滑工作。通过预定标准判断是否需要润滑，根据设备类别制定不同的润滑计划。在润滑管理系统中制定润滑标准、润滑周期，生成润滑计划，提前预警提示润滑任务（图）。图 润滑计划流程.维修管理系统维修管理系统主要针对发起设备报警缺陷处理流程，并对缺陷进行统一管理，从而提高设备消缺率和消缺质量，提高设备的可用率和健康水平。维修管理子系统建立了从报警分析决策维修的完整闭环管理模式，主要模块：首页看板、缺陷管理、维修计划、维修工单、两票管理和综合分析（图）。应用效果大海则选煤厂设备健康管理系统以设备全生命周期管理的模式建立整套的设备管理系统，该 煤炭加工与综合利用 年第 期图 维修流程系统通过搭建完善的架构管控体系，实现系统不同业务功能的数据互通、信息互联，避免数据孤岛存在。该系统运行期间，主要具有以下效果：（）设备故障自动诊断。通过检测设备振动、温度、电流、工况等多维度数据，对设备运行状态进行自动诊断，并定期自动生成诊断报告，设备故障诊断准确率可达。（）设备全生命周期档案管理。设备健康管理系统构建设备档案管理系统，从设备入厂、日常维护、设备大修、设备报废等过程建立详细的设备信息档案系统，实现企业资产的精细化管理，因设备故障造成的停机故障为。（）实现周期性设备维护。根据设备维护保养周期，系统自动下发设备的维护工单，实现工单自动下发、任务自动审批，改变原有的自上而下的被动管理向数字化管理转变，生产效率提升。结 语大海则选煤厂智能化是中煤集团重点科技项目，设备健康管理系统从设备全生命周期管理的角度进行研究，实现设备的全流程管控，为选煤厂生产管理提供了有力的技术及管理支持。参考文献 余骋远 基于工业大数据的设备健康与故障分析方法研究与应用 北京：中国科学院大学，李宝新 基于大数据分析的设备健康管理及应用 选煤技术，（）：朱子玉，李明伟 设备健康管理 企业管理，（）：常玉祥 基于 的煤矿机电设备健康管理系统的研究 机械研究与应用，（）：，冯金龙 浅析煤矿机电设备健康管理系统的关键技术 创新与应用，（）：王 冉，刘艳平，邵兵厂 输变电工程管理工作中项目进度管理的灵活应用 中国高新科技，（）：郭美霞，祝君剑 项目进度管理在输变电工程管理中的运用探讨 通讯世界，（）：张 平 试论煤矿机电设备的健康管理系统 时代报告：学术版，（）：王志鹏，付忠广，戈志华，等 信息技术在发电企业的应用与发展漫谈 电站自动化信息化学术和技术交流 年会 论文 集，北 京：中 国 动 力 工 程 学 会，：陈 超 旋转机械状态趋势预测及故障诊断专家系统关键技术研究 郑州：郑州大学，欢迎订阅 煤炭加工与综合利用 杂志！电话：网址：.：.订刊联系：投稿联系：年第 期王 振：大海则选煤厂设备健康管理系统研究与应用