基于可靠性的水泥生產(chǎn)設(shè)備優(yōu)化解決方案

　　一、水泥企業(yè)的生產(chǎn)狀況與可靠性需求

　　水泥行業(yè)“資源密集型”和“勞動(dòng)力密集型”的顯著特點(diǎn)，決定著水泥企業(yè)對(duì)于設(shè)備可靠性有著本質(zhì)的需求。提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，降低生產(chǎn)成本，確保設(shè)備平穩(wěn)高效運(yùn)行，是企業(yè)生存的第一需要。而采取先進(jìn)的可靠性維護(hù)管理模式是實(shí)現(xiàn)這一需求的理想選擇。

　　水泥生產(chǎn)設(shè)備維修周期長(zhǎng)，一旦發(fā)生非預(yù)知的事故停機(jī)，將直接導(dǎo)致效益的大幅滑坡。設(shè)備維檢人員單憑眼看、手摸、耳聽、鼻嗅等感觀經(jīng)驗(yàn)來判斷設(shè)備故障已無法適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。每年設(shè)備大小檢修的定期維修模式，無法從根本上杜絕事故的發(fā)生。同時(shí)，維修項(xiàng)目的制定，需要更科學(xué)的指導(dǎo)，減少盲目的維修與更換，減少“欠缺維修”與“過剩維修”。

　　有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，可以很好地預(yù)防和解決這一系列問題。如今，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的先進(jìn)企業(yè)，已通過實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)(CM)、預(yù)知維修(PdM)及可靠性維護(hù)(RCM)，有效地提高產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少停機(jī)時(shí)間、減少能耗與維修費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)世界級(jí)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)(WCP)。我國大多數(shù)大型工業(yè)企業(yè)也已蓬勃開展以點(diǎn)檢定修、狀態(tài)維修為基礎(chǔ)的新型維修策略。狀態(tài)監(jiān)測(cè)已成為企業(yè)的普遍選擇。

　　二、關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)難點(diǎn)

　　水泥的主要生產(chǎn)設(shè)備有：破碎機(jī)、皮帶輸送機(jī)、斗提機(jī)、生料磨、段燒窯、回轉(zhuǎn)窯、風(fēng)機(jī)、煤磨、熟料磨、輥壓機(jī)等。這些設(shè)備的監(jiān)測(cè)存在以下難點(diǎn)：

　　1）故障導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失。一般而言，輥壓機(jī)維修時(shí)間至少需要一周，立磨維修周期更長(zhǎng)，一旦齒輪箱損壞，維修周期將超過15天。以一個(gè)中型水泥廠為例，一條生產(chǎn)線停產(chǎn)，每天損失產(chǎn)量5000噸，后果嚴(yán)重。因此，對(duì)故障的超前預(yù)知，成為狀態(tài)監(jiān)測(cè)的第一要素。

　　2）轉(zhuǎn)速低，載荷大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾信號(hào)多。大量設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在10轉(zhuǎn)/分至100轉(zhuǎn)/分的狀態(tài)下，例如，輥壓機(jī)轉(zhuǎn)速為18轉(zhuǎn)/分，立磨主軸承轉(zhuǎn)速為50~60轉(zhuǎn)/分，常規(guī)的振動(dòng)測(cè)試方法無法消除低頻干擾。一直以來，這種超低轉(zhuǎn)速設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷，一直是國際性難題。

　　3）檢修困難，維修成本高。必須實(shí)施準(zhǔn)確的故障診斷，以及智能的專家及分析結(jié)果，指導(dǎo)精密維修，從而提高設(shè)備可靠性，避免二次損傷，降低維修成本。

　　三、鐵姆肯公司的優(yōu)化解決方案

　　以創(chuàng)新的摩擦管理和動(dòng)力傳動(dòng)產(chǎn)品及服務(wù)，幫助企業(yè)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)更快速，更高效，這一直是鐵姆肯公司的不斷追求。110多年來，鐵姆肯公司堅(jiān)持不懈地追求革新，在材料學(xué)、摩擦管理及精密制造領(lǐng)域積累了無以倫比的專業(yè)知識(shí)，并幫助客戶攻克了一個(gè)又一個(gè)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)難題，在軸承、動(dòng)力傳動(dòng)和特種鋼領(lǐng)域始終位于技術(shù)創(chuàng)新的前沿。

　　如今，鐵姆肯公司將領(lǐng)先的工業(yè)維修與可靠性維護(hù)技術(shù)產(chǎn)品引入中國，通過運(yùn)用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，幫助企業(yè)建立有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系，最大程度地避免突發(fā)停機(jī)事故，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修，提高設(shè)備可靠性。

　　鐵姆肯公司的可靠性服務(wù)包括提供便攜式的監(jiān)測(cè)與診斷儀器，及推廣網(wǎng)絡(luò)化智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。這些產(chǎn)品均采用了最新的科技，有效地解決了各個(gè)診斷技術(shù)難題。

　　1、沖擊脈沖技術(shù)——軸承的超前預(yù)警

　　超過40年的成熟應(yīng)用，證明沖擊脈沖測(cè)試技術(shù)可提前1至3個(gè)月預(yù)知軸承的損壞，并同時(shí)可以監(jiān)測(cè)到齒輪的早期損傷。這一點(diǎn)已得到世界范圍的普遍認(rèn)可。利用特殊的沖擊脈沖傳感器，采用共振解調(diào)技術(shù)，可輕易獲取非常微弱的沖擊能量，這是常規(guī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)與加速度包絡(luò)技術(shù)無法比擬的。這一技術(shù)已運(yùn)用于便攜式檢測(cè)儀器及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　利用沖擊脈沖技術(shù)，更可以直接給出“綠、黃、紅”狀態(tài)指示及以下評(píng)判，并對(duì)這些指標(biāo)的趨勢(shì)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的安裝質(zhì)量，潤(rùn)滑狀態(tài)，以及早期損傷的超前預(yù)警：

　　·沖擊脈沖指標(biāo)LR/HR：LR代表低頻率高幅值的沖擊水平，HR代表高頻率低幅值的沖擊水平；

　　·軸承狀態(tài)代碼CODE：A為狀態(tài)極佳；B為潤(rùn)滑不良，C為輕度損傷，D為嚴(yán)重?fù)p傷；

　　·潤(rùn)滑狀態(tài)代碼LUB：即潤(rùn)滑的油膜厚度：0～10(μInch)

　　·軸承損傷程度COND：<30輕度，30～40中度，>40重度

　　2、軸承油膜監(jiān)測(cè)——獨(dú)有的先進(jìn)技術(shù)

　　沖擊脈沖測(cè)試的結(jié)果LR/HR，即可表征潤(rùn)滑的狀態(tài)；同時(shí)更有軸承潤(rùn)滑狀態(tài)代碼LUB--油膜厚度值的監(jiān)測(cè)。圖一所顯示的案例中，由于長(zhǎng)期的潤(rùn)滑不良，軸承已開始輕度損傷，沖擊脈沖指標(biāo)不斷攀升，油膜厚度變?yōu)榱?，損傷程度為32。

圖1  潤(rùn)滑不良導(dǎo)致軸承損傷

　　運(yùn)用軸承潤(rùn)滑壽命分析模塊實(shí)施生命周期評(píng)估，更可分析軸承運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)、壽命系數(shù)Kappa指標(biāo)、剩余壽命（L10ah），從而針對(duì)性地實(shí)施潤(rùn)滑油選型以改善潤(rùn)滑，提高軸承壽命等，是企業(yè)針對(duì)設(shè)備潤(rùn)滑優(yōu)化的有力助手。

　　3、低轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)——運(yùn)用于超低轉(zhuǎn)速的可靠技術(shù)

　　鐵姆肯公司集成式在線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)OIS配備了最新的低轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)。該技術(shù)專門針對(duì)低轉(zhuǎn)速、超低轉(zhuǎn)速的大軸承實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)，利用干擾濾除、轉(zhuǎn)速跟蹤、征兆增強(qiáng)等一系列智能化的數(shù)據(jù)處理，滿足0～100轉(zhuǎn)/分的低轉(zhuǎn)速軸承監(jiān)測(cè)要求。

　　通過最新的電子技術(shù)，采用更高的清晰度、先進(jìn)算法、分?jǐn)?shù)抽取、高采樣率、數(shù)字包絡(luò)、數(shù)字帶通濾波、數(shù)字信號(hào)處理、征兆增強(qiáng)等技術(shù)，以及高達(dá)24位的A/D轉(zhuǎn)換器，低轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)可采集到清晰的沖擊波形信號(hào)，這是其它技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。

　　圖2是采用此技術(shù)采集到的真實(shí)的軸承故障波形，轉(zhuǎn)速只有15轉(zhuǎn)/分，即每轉(zhuǎn)用時(shí)4秒，可清晰地看到被轉(zhuǎn)速調(diào)制后的軸承內(nèi)環(huán)缺陷導(dǎo)致的沖擊。

圖2  超低轉(zhuǎn)速軸承的沖擊脈沖波形圖

      連續(xù)采集50轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，可得到清晰地故障頻率指示，如圖3所示：

圖3  超低轉(zhuǎn)速軸承的沖擊脈沖頻譜圖

　　4、建立全廠的狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系

　　日常設(shè)備的維護(hù)管理必須建立在巡檢與監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)之上，避免盲目的維修。為了很好的執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以達(dá)到預(yù)期的效果，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行，我們推薦網(wǎng)絡(luò)化的狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系。

　　首先，針對(duì)立磨、輥壓機(jī)等關(guān)鍵難點(diǎn)設(shè)備，采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)用沖擊脈沖、潤(rùn)滑分析、低轉(zhuǎn)速診斷等技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)化的管理分析軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能診斷與趨勢(shì)預(yù)警；

　　其次，對(duì)輸送裝置、電機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，采用便攜式的巡檢儀器，定期定點(diǎn)巡檢，并將數(shù)據(jù)上傳至管理軟件，實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)分析與診斷；

　　第三，通過OPC等開放式協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享：將過程參量引入本系統(tǒng)，如立磨潤(rùn)滑系統(tǒng)的流量監(jiān)測(cè)等，形成綜合的設(shè)備監(jiān)測(cè)平臺(tái)；或?qū)⒈O(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳給操作系統(tǒng)，作為生產(chǎn)運(yùn)行的參考信息；

　　最后，采用Hyperlink等協(xié)議，將狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警、報(bào)警信息，傳遞給企業(yè)的資產(chǎn)管理平臺(tái)，如ERP或EAM等，以提供其必備的信息支持，最終輔助完成一整套閉環(huán)的設(shè)備資產(chǎn)管理體系。

　　四、結(jié)論

　　鐵姆肯公司的先進(jìn)診斷技術(shù)及產(chǎn)品，包括便攜式儀器、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、礦山、石化、造紙、電力等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。在水泥行業(yè)，我們通過運(yùn)用沖擊脈沖技術(shù)與先進(jìn)的低轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)，結(jié)合常規(guī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與頻譜分析（包括加速度包絡(luò)解調(diào)技術(shù)等），溫度監(jiān)測(cè)，潤(rùn)滑油流量監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)等手段，有效解決了水泥企業(yè)重點(diǎn)設(shè)備，尤其是立磨、輥壓機(jī)等難點(diǎn)設(shè)備的超前預(yù)警及準(zhǔn)確診斷，得到了用戶的認(rèn)可。

　　依托多年的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可靠性維護(hù)服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，鐵姆肯公司將一如既往地為中國水泥企業(yè)提供可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及貼心的售后服務(wù)，確保系統(tǒng)發(fā)揮最大的功效，從而最大程度地避免突發(fā)停機(jī)事故，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修與精密維修，并促進(jìn)中國可靠性維護(hù)管理模式的推廣與進(jìn)步。