基于可靠性的水泥生產(chǎn)設備優(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“勞動力密集型”的顯著特點，決定著水泥企業(yè)對于設備可靠性有著本質的需求。提高產(chǎn)品競爭力，降低生產(chǎn)成本，確保設備平穩(wěn)高效運行，是企業(yè)生存的第一需要。而采取先進的可靠性維護管理模式是實現(xiàn)這一需求的理想選擇。

　　水泥生產(chǎn)設備維修周期長，一旦發(fā)生非預知的事故停機，將直接導致效益的大幅滑坡。設備維檢人員單憑眼看、手摸、耳聽、鼻嗅等感觀經(jīng)驗來判斷設備故障已無法適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。每年設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，維修項目的制定，需要更科學的指導，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)測和故障診斷，可以很好地預防和解決這一系列問題。如今，發(fā)達經(jīng)濟體的先進企業(yè)，已通過實施狀態(tài)監(jiān)測(CM)、預知維修(PdM)及可靠性維護(RCM)，有效地提高產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質量、減少停機時間、減少能耗與維修費用，從而實現(xiàn)世界級的生產(chǎn)運營(WCP)。我國大多數(shù)大型工業(yè)企業(yè)也已蓬勃開展以點檢定修、狀態(tài)維修為基礎的新型維修策略。狀態(tài)監(jiān)測已成為企業(yè)的普遍選擇。

　　二、關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測難點

　　水泥的主要生產(chǎn)設備有：破碎機、皮帶輸送機、斗提機、生料磨、段燒窯、回轉窯、風機、煤磨、熟料磨、輥壓機等。這些設備的監(jiān)測存在以下難點：

　　1）故障導致巨大經(jīng)濟損失。一般而言，輥壓機維修時間至少需要一周，立磨維修周期更長，一旦齒輪箱損壞，維修周期將超過15天。以一個中型水泥廠為例，一條生產(chǎn)線停產(chǎn)，每天損失產(chǎn)量5000噸，后果嚴重。因此，對故障的超前預知，成為狀態(tài)監(jiān)測的第一要素。

　　2）轉速低，載荷大，結構復雜，干擾信號多。大量設備運轉在10轉/分至100轉/分的狀態(tài)下，例如，輥壓機轉速為18轉/分，立磨主軸承轉速為50~60轉/分，常規(guī)的振動測試方法無法消除低頻干擾。一直以來，這種超低轉速設備的監(jiān)測與診斷，一直是國際性難題。

　　3）檢修困難，維修成本高。必須實施準確的故障診斷，以及智能的專家及分析結果，指導精密維修，從而提高設備可靠性，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)新的摩擦管理和動力傳動產(chǎn)品及服務，幫助企業(yè)的設備運轉更快速，更高效，這一直是鐵姆肯公司的不斷追求。110多年來，鐵姆肯公司堅持不懈地追求革新，在材料學、摩擦管理及精密制造領域積累了無以倫比的專業(yè)知識，并幫助客戶攻克了一個又一個機械運轉難題，在軸承、動力傳動和特種鋼領域始終位于技術創(chuàng)新的前沿。

　　如今，鐵姆肯公司將領先的工業(yè)維修與可靠性維護技術產(chǎn)品引入中國，通過運用先進的監(jiān)測與診斷技術，幫助企業(yè)建立有效的狀態(tài)監(jiān)測體系，最大程度地避免突發(fā)停機事故，幫助企業(yè)實現(xiàn)預知維修，提高設備可靠性。

　　鐵姆肯公司的可靠性服務包括提供便攜式的監(jiān)測與診斷儀器，及推廣網(wǎng)絡化智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用。這些產(chǎn)品均采用了最新的科技，有效地解決了各個診斷技術難題。

　　1、沖擊脈沖技術——軸承的超前預警

　　超過40年的成熟應用，證明沖擊脈沖測試技術可提前1至3個月預知軸承的損壞，并同時可以監(jiān)測到齒輪的早期損傷。這一點已得到世界范圍的普遍認可。利用特殊的沖擊脈沖傳感器，采用共振解調技術，可輕易獲取非常微弱的沖擊能量，這是常規(guī)振動監(jiān)測與加速度包絡技術無法比擬的。這一技術已運用于便攜式檢測儀器及在線監(jiān)測系統(tǒng)。

　　利用沖擊脈沖技術，更可以直接給出“綠、黃、紅”狀態(tài)指示及以下評判，并對這些指標的趨勢跟蹤，從而實現(xiàn)對軸承的安裝質量，潤滑狀態(tài)，以及早期損傷的超前預警：

　　·沖擊脈沖指標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為潤滑不良，C為輕度損傷，D為嚴重損傷；

　　·潤滑狀態(tài)代碼LUB：即潤滑的油膜厚度：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——獨有的先進技術

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

圖1  潤滑不良導致軸承損傷

　　運用軸承潤滑壽命分析模塊實施生命周期評估，更可分析軸承運轉狀態(tài)、負載狀態(tài)、壽命系數(shù)Kappa指標、剩余壽命（L10ah），從而針對性地實施潤滑油選型以改善潤滑，提高軸承壽命等，是企業(yè)針對設備潤滑優(yōu)化的有力助手。

　　3、低轉速診斷技術——運用于超低轉速的可靠技術

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

　　通過最新的電子技術，采用更高的清晰度、先進算法、分數(shù)抽取、高采樣率、數(shù)字包絡、數(shù)字帶通濾波、數(shù)字信號處理、征兆增強等技術，以及高達24位的A/D轉換器，低轉速診斷技術可采集到清晰的沖擊波形信號，這是其它技術難以實現(xiàn)的。

　　圖2是采用此技術采集到的真實的軸承故障波形，轉速只有15轉/分，即每轉用時4秒，可清晰地看到被轉速調制后的軸承內環(huán)缺陷導致的沖擊。

圖2  超低轉速軸承的沖擊脈沖波形圖

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

圖3  超低轉速軸承的沖擊脈沖頻譜圖

　　4、建立全廠的狀態(tài)監(jiān)測體系

　　日常設備的維護管理必須建立在巡檢與監(jiān)測的基礎之上，避免盲目的維修。為了很好的執(zhí)行設備狀態(tài)監(jiān)測，以達到預期的效果，保障設備安全可靠運行，我們推薦網(wǎng)絡化的狀態(tài)監(jiān)測體系。

　　首先，針對立磨、輥壓機等關鍵難點設備，采用在線監(jiān)測系統(tǒng)，運用沖擊脈沖、潤滑分析、低轉速診斷等技術，利用網(wǎng)絡化的管理分析軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程智能診斷與趨勢預警；

　　其次，對輸送裝置、電機、風機等設備，采用便攜式的巡檢儀器，定期定點巡檢，并將數(shù)據(jù)上傳至管理軟件，實現(xiàn)趨勢分析與診斷；

　　第三，通過OPC等開放式協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享：將過程參量引入本系統(tǒng)，如立磨潤滑系統(tǒng)的流量監(jiān)測等，形成綜合的設備監(jiān)測平臺；或將監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳給操作系統(tǒng)，作為生產(chǎn)運行的參考信息；

　　最后，采用Hyperlink等協(xié)議，將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的預警、報警信息，傳遞給企業(yè)的資產(chǎn)管理平臺，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)的設備資產(chǎn)管理體系。

　　四、結論

　　鐵姆肯公司的先進診斷技術及產(chǎn)品，包括便攜式儀器、在線監(jiān)測系統(tǒng)，已廣泛應用于鋼鐵、礦山、石化、造紙、電力等各個行業(yè)領域。在水泥行業(yè)，我們通過運用沖擊脈沖技術與先進的低轉速診斷技術，結合常規(guī)的振動監(jiān)測與頻譜分析（包括加速度包絡解調技術等），溫度監(jiān)測，潤滑油流量監(jiān)測，轉速監(jiān)測等手段，有效解決了水泥企業(yè)重點設備，尤其是立磨、輥壓機等難點設備的超前預警及準確診斷，得到了用戶的認可。

　　依托多年的狀態(tài)監(jiān)測與可靠性維護服務的經(jīng)驗，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)測系統(tǒng)及貼心的售后服務，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)停機事故，幫助企業(yè)實現(xiàn)預知維修與精密維修，并促進中國可靠性維護管理模式的推廣與進步。