基于电流的设备监测系统获奖科研报告

基于电流的设备监测系统获奖科研报告

【摘

要】通过对某车间设备故障运行状况的分析，发现电机过负载运行产生是造成电机过流的关键因素，也是造成设备断流的主要原因，严重制约生产的顺利进行，为了解决此问题开发了一套基于电流的设备监测系统，通过此系统的使用及时有效的掌握设备临界故障信息，提前对生产过程中出现的异常提出预警，为修理人员进行设备预防维保工作提供了有利信息，有效保证了制丝生产设备正常运行。

【关键词】电流;设备监测;故障诊断

1、导言

作为动力的电机在日常生产得到广泛的应用且发挥着不可替代的作用，而其工作的可靠性也直接影响生产作业的正常运行[1]，特别是对于烟叶加工这种流程作业，一台关键设备发生故障就可能影响到一条生产线的生进行。因此在掌握其健康数据的前提下，通过有效的数据分析预测故障发展的趋势[2]，做到有计划针对性的维修，从而避免因设备突发故障造成影响，显得尤为重要。同时运用科学的措施与方法来实现设备维修由经验型、周期型向科学型、数字信息型方面转变，由人工控制经验决策向自动控制科学决策转变，也成为现代企业设备维护与保养的重点。

2、现状描述

目前某车间在用设备约为400台组，其中包含大型主机设备20台组，通用设备60组以及辅联设备若干，涉及电机600余台。通过对127次设备故障运行情况的数据整理与归类分析，发现其中有62.20%属于电机过流故障（表1），而在电机过流的原因中，有81.01%是因为电机过负载运行产生的故障（表2），也是造成电机过流的最主要原因，严重制约生产的顺利进行。

因此开发一套基于电流的设备监测系统，通过此系统对电机的运转情况进行监控，发现异常时及时干预，最大力度避免过流故障的发生，降低车间断流次数，提高设备运转效率是十分有必要的。同时，通过数据采集和统计分析方法的运用，可以及时排除设备隐患，也为优质生产建立了保障，提高生产过程控制能力的同时提高产品质量，降低消耗。

3、系统设计

（1）、基于电流的设备监测系统结构设计如图1所示，包括：输入模块、通讯模块、采集模块、设备状态评估、报警模块以及包含界面显示的监控机，并要求监测系统遵循以下原则：

I：系统符合制丝设备的特点，有相应的数据存储功能;

II：系统运行不占用较大资源，控制系统的响应时间，实现高效工作;

III：系系统操作简单，使用便捷、灵活，便于维修人员使用。

（2）、设备监测状态的设计：

a：设置电机状态列表。在状态列表里将包括电机的所处的位置、名称、实际电流;

b：设置电流预警系数。查阅以往记载的电机电流数据块，电机电流通常为额定电流的0.6-0.7倍，负载发生剧烈变化时电机电流会急剧上升。在实际使用中，电机所带的设备不会毫无征兆的突然损坏，负载的变化乃至损坏是渐进的、变化的，因此可以利用电流检测负载的变化过程。所以，在设备评估系统中电机的预警电流设定在0.8倍额定电流，即电机电流超过0.8倍额定电流时控制系统发出预警信号。

c：设定电机实时电流数字化监控，包括电机启动电流的判断、正常工作电流以及电机异常电流判别和记录。

三相异步电机的启动电流较大，通常能达到额定电流的5-8倍[3]，电机电流在短时间内突然跃升，但保持时间很短。因此针对电机的启动电流采取了设定延时时间来解决此问题，系统判定当电机处于瞬时启动状态下，在设定的延时时间内能回落到正常的工作电流，则系统将不会记录该条电机电流信息，也不会引起相关报警，仅当电流持续处于高值并超过设定延时时间后才会引发报警。

当电机发生异常，电流数值会发生线形的增大，在跃变之后并没有回落到正常值，进而损坏电机并发生停机故障，此时系统会判定电机电流异常，并发出相关报警。

4、效果验证

系统使用后，对部分电机电流数据进行了采集，并验证了系统的准确性（见表3）：

从测试结果可以看出，数据从现场到上位机全部正确。

在实际使用过程中时，某线振槽电机在运行时突然出现超过0.8倍的电流值，此时报警模块输出报警信息（見图2），同时上位机趋势图也反映了这一情况（见图3）。修理工进行了全面检查，发现振槽曲轴轴承磨损较严重，更换了轴承后振槽电机电流恢复了正常（见图4）。

5、总结

基于电流的设备监控系统通过及时分析设备电流数据，为生产过程中出现的异常提出预警信息，为修理人员进行设备预防维保工作提供了有利信息，有效保证了制丝生产设备正常运行。通过建立电机电流监控分析系统的模型，提高的