站点式轧机监测系统研究

杨兆银

摘 要：本文主要是对站点式轧机监测系统的组成与原理、站点式轧机监测系统的功能和特点两个方面详细的分析和研究了站点式轧机监测系统，这对在机械设备中更好的应用站点式轧机监测系统提供了参考依据。

关键词：站点式；轧机；检测系统

近几年来，随着社会经济的快速发展，对各种材料设备的需求和要求也不断增强，为了保证整个系统能够顺利运行，就必须加强监测，这就需要在机械设备中配置相应的监测系统。但在很多时候，由于受到现场条件的限制，难以准确的测量到机械运行的所有参量，相关物理量的同步监测难度更高，进而不能有效的掌握机械设备运行情况。其中对于轧机设备来说，在运行过程中具有工况、冲击、变载、变速多的特征，运行参数始终处于变化当中，如果工作人员不能完整的掌握所有设备状态的话， 一旦设备出现异常情况，则很难及时的做好调整，进而造成一定的经济损失。本文以某钢铁厂酸轧机组中作为研究对象，对站点式轧机状态监测系统中的流量、温度、转速、位移、振动等参数进行全面分析和研究。

一、站点式轧机监测系统的组成与原理

监测系统结构是由分级式结构组成，上层作为数据管理机，具有监测站功能，主要是由计算机设备构成；下层主要是数据采集基站，具有一定的独立性。在本次研究中监测的参数是分布在多个作业区当中，这就需要充分的利用网络设备，进而实现同时对轧机的工作状态进行有效监测。

（一）现场传感器分布

现场传感器主要包括温度传感器（共10路）、转速传感器（共2路）、位移传感器（共2路）、流量传感器（共3路）、振动传感器（共8路）五种[1]。

（二）数据采集基站

数据采集基站的作用主要是对现场的信号进行定时采集、保存、传输。一般采集控制系统主要是集中在设备的中央位置，集通信、调理、采集功能为一体，具有较高的集成度，同时配置的还有各种采集参量的I/O模块，在分布式监测系统中最多可以 连接128个采集系统框架[2]。采集现场数据的系统信号流程为首先是现场信号，其次是数据调理模块，再次是数据采集模块，最后是工控机。在拾取到现场数字信号和模拟信号之后，就能够向数据调理模块传输相应数据，数据调理器通过整形、隔离、变换数据之后，就会向数据采集模块传递，最终传输至工控机，进而完成现场信号采集过程。工控机能够数据处理各种数字信号和模拟信号，并储存到数据库文件当中，数据管理机通过磁盘文件方式就能够有效使用。

（三）数据监测站（管理机）

数据监测站的作用是对数据采集工作站中所传输的各种现场数据文件进行接收，并实时显示频谱、原始波形、曲线、数字等现场数据，分析处理历史数据，配置、管理下属基站，以及维护数据库和数据传输过程。一般都是在点检办公室中设置数据监测站，进而在局域网能够达到的范围内，能够对所有采集信号进行观察、分析。如果是超级用户的话，还能够设定报警值、标定传感器、配置基站。

二、站点式轧机监测系统的功能和特点

（一）系统功能

站点式轧机监测系统的功能主要表现在以下几个方面：一是能够同步监测和采集轧机运行状态当中的温度、转速、位移、流量、振动等数据信息；二是通过曲线和数字的方式将监测现场的动态信息实时的显示出来，信息刷新时间仅为1s；三是在1min时间内就能够记录一组特征值和测量值，同时永久保存，一般原始波形数据的保存时间为1年，超过的话则进行备份保存；四是分析各参数测量值的趋势变化；五是实时显示和分析快变量信号的频谱和波形；六是精密分析历史数据；七是标定值、报警值以及通道配置设置具有一定的灵活性；八是操作简单，界面友好[3]。

（二）系统特色

1、监测参数设置在轧辊上。目前在线监测轧机机架内部参数已经比较少见，主要是以主传动系统监测为主。因此开展在线监测站点式轧机监测系统中的运行参数，具有一定的创新性，但同时也具有较大的难度。通过建立站点式轧机监测系统，就能够全面的了解轧辊的轴向窜动、转速、温度、润滑油流量等信息，对深入研究其工艺过程，以及发现传动系统间隙、润滑油不畅、轧辊打滑等故障具有重要的意义和作用[4]。

2、历史数据得到进一步丰富。每分钟都会测量一次特征值和数据，并对其进行永久性封存，以小时为单位保存所有的原始数据信息，这对系统中历史数据的密度和长度都提出的要求都比较高。并且在一年之后，会以备份的形式来解决信息储存问题，这样在后期研究故障原因和查找历史数据都提供了便利，并保证了数据的完整性和真实性。

3、监测特征值。轧机设备在运行过程中，会不断的改变转速，再加上轧辊和钢种都产生了一定的变化，导致设备的振动值不能看作是设备状态反应的唯一数据，如果以此为依据建立的监测标准也会存在一定的误差，因此必须加强对轧机设备振动监测参量的综合分析，保证其合理性和科学性。一般来说，监测参数可以联合裕度指标、脉冲指标、波形指标、方根幅值、平均值以及有效值进行综合分析，最大限度的避免钢种等工艺因素对监测参量的大小产生影响[5]。另外，由于参量的不同会各种故障敏感程度也会存在一定差异，进而在具体分析是需要做好各有侧重。

4、扩展性和开放性。目前站点式轧机监测系统使用的仍然是局域访问方式，观察和了解现场监测信息十分的方便，只要将该系统软件安装到局域网范围内的计算机当中，所有的设备信息都能够被监测，这为实现远程诊断、数据共享、系统扩展都提供了便利。在站点式监测技术中保证结构的开放性，系统的拓展性就能够得到有效保证。这样一来，如果想增加站点的话，就可以直接在检测对象周边，就近增加检监测站点即可，将新的站点界面加入到软件当中之后，就能够对新增的站点进行监测。

结语：通过在线监测轧机内部，实现了同步采集多项参量，在轧机故障机理研究、故障查找以及设备安全保障方面都具有重要的作用，是监测技术领域的重大革新。但其中需要注意的是，无论是什么研究开发，都存在着较大的难度和风险。在站点式轧机监测系统中，由于机架内部环境比较差，具有较高的施工难度，再加上维修操作和換辊操作，都会在一定程度上破坏机架内部的传感器，进而大大增加了维修难度。

参考文献；

[1]陈孝明，王康健，全基哲，李山青，杨青林.轧机振动监测系统在冷连轧机上的应用[J].宝钢技术，2017，（02）：56-59+64.

[2]刘彦会.远程监测系统在铝箔轧机油雾回收系统中的应用[J].有色金属加工，2016，（04）：60-62.

[3]滕志军，王中宝，何建强，李国强.ZigBee在轧机系统电能质量的监测应用[J].电测与仪表，2013，（03）：117-119+128.

[4]吕石君，吕英峰，刘锡芸.在线扭矩监测系统在厚板轧机上的应用与分析[J].硅谷，2013，（02）：142.

[5]王涛，李友荣，朱瑞荪，侯宇，王兴东.粗轧机组扭矩远程在线监测系统研究[J].冶金设备，2012，（01）：39-42.endprint