高立新

（设备维修智能医院）

摘　要：高炉炉顶气密箱是典型的低速重载设备，虽然其额定寿命是10年，但由于负载、炉温、操作、制造和维修等多种因素的影响，仍偶尔发生轴承破碎、螺栓断裂、尤其是回转轮系的大型支承卡死等故障，造成电机电流过高、气密箱无法正常运行、高炉被迫休风停产的严重后果。因此，必须在高炉炉顶齿轮箱的振动监测中提高其智能化水平，以自动实时的获得报警信息，再通过大数据分析和故障诊断掌握其运行状态，进行及时的有针对性的维修，保证高炉炉顶气密箱正产运行。

关键词：炉顶气密箱；振动；智能监测；实时报警

0　引言

高炉是炼铁厂的核心设备，而炉顶气密箱是罐式炉顶的心脏设备, 其布料方式灵活，布料器齿轮箱齿轮传动系统相当复杂，其回转支承、轴承、齿轮和螺栓等又是易发生故障的关键部件，图1是大型回转支承卡死故障, 造成高炉休风停产数天，因此，必须采用*的监测诊断技术，防患于未然。

图1  某炉顶气密箱回转支承严重损毁

进入钢铁企业智能制造时代后，为了降低在炉顶煤气环境下人工检测的风险，实时准确的掌握气密箱传动链运行状况，必须安装以振动为主、电流、温度、润滑材料为辅的监测系统，认为这类系统可有可无的观念是错误的，这种观念会导致企业无法实现智能制造。

1　系统主要硬件及功能

系统主要由无线传感器、转速模块、路由器（现场通信采集管理软件)、点检仪、服务器（本地和远程的监测分析系统） 等部分组成，见图2。

图2 炼铁高炉气密箱振动智能监测

1.1  无线振动传感器进行信号采集

图3 无线振动温度复合传感器

图4 无线采集路由器

抗力强的无线振动温度复合传感器（图3）具有如下特点：

（1）无须在现场铺敷连接传感器的电源和信号缆线，降低了成本。

（2）自备电池给传感器供电，避免了传感器供电电源线路的干扰。

（3）传感器的内部电路与传感器外壳隔离，数据采集部分内装在传感器壳体里，输出数字信号，而数字信号传输过程中不会变化。

（4）蓝牙（Bluetooth）通信在数据传输时候有数据校验机制，确保数据准确传送给无线采集路由器。

1.2  无线采集路由器进行数据传递、显示和分析

图4所示的路由器有蓝牙无线通信接口，它不仅可与无线传感器通信，也可连接其他使用蓝牙接口的物联设备，实现更多维度的设备状态信息监测。该路由器的蜂窝网络接口和WIFI接口使其具备较强的网络适应能力，能够通过3G/4G或WIFI联网将数据上传到服务器上。此外，该路由器还可以就地进行数据存储（包括原始波形数据、FFT频谱等），具有完善的就地分析工具，包括柱状图、波形图、多种特征值等，具备完整的频谱分析能力。无线采集路由器周期性地接收振动传感器采集的信号，通过局域网或4G SIM 卡，将数据上传到服务器。基于安卓平台，内置现场通信采集管理App，具备自动采集和现场分析功能。

以上硬件装置保证了系统具有远程分析和报警功能。

1.3  远程监测分析系统实现智能监测

为了使专业人员及时掌握气密箱运行状态，远程监测分析系统可以实时时将故障信息显示在Web  PC端和Web移动端（手机等），在故障信息里，有零部件型号、元件名称、测量值、报警级别(危险、报警)和采样时间等（图5）。

有了以上信息，再结合峰值、有效值、峭度等参数的趋势图，尤其是频谱图，就可以较容易的判断有故障隐患的零部件了。

图5  实时显示故障信息

1.4 ?用实例

无线振动温度监测系统于2020年5月投入使用，随即对高炉炉顶气密箱采集到的数据进行了分析，2020-06-03 18:25:33上部齿轮箱振动信号时域图如图6所示。

发布时间:2021-01-05