電氣設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)的價值探析

丁萬霞

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

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電氣設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)的價值探析

丁萬霞

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

冶金行業(yè)工藝較為復(fù)雜，加之技術(shù)性要求較高，生產(chǎn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)常會出現(xiàn)一些問題，其中電氣設(shè)備狀態(tài)問題尤為突出，催生了相應(yīng)的狀態(tài)檢測技術(shù)。對電器設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)論述，并闡述了其應(yīng)用過程。

電氣設(shè)備；狀態(tài)檢測技術(shù)；冶金工業(yè)；價值探析

冶金過程較為復(fù)雜，所以對控制系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)的性能要求較高，作為多項系統(tǒng)基礎(chǔ)的電氣設(shè)備的運行狀況逐漸備受行業(yè)的關(guān)注，為了進(jìn)一步提高電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，狀態(tài)檢測技術(shù)隨之產(chǎn)生，并廣泛的應(yīng)用于冶金過程[1]。為了深入研究、探討該技術(shù)的應(yīng)用價值，本文進(jìn)行了研究分析，現(xiàn)將研究內(nèi)容論述如下。

1 冶金電氣設(shè)備特性簡介

冶金行業(yè)主要負(fù)責(zé)金屬、鋼鐵冶煉及其相關(guān)的操作和運行工作，其技術(shù)性要求明顯高于自動化生產(chǎn)產(chǎn)品等基礎(chǔ)行業(yè)。除了對電氣設(shè)備的技術(shù)水平要求較高外，還需要具有較高的抗污染性、抗干擾性、抗振性、抗高溫性等，對設(shè)備的可靠性和精度控制同樣要求嚴(yán)格。其行業(yè)需要電氣設(shè)備具備的發(fā)展特性如下[2]。

1) 抗污染性。由于冶金工業(yè)需要使用較多的鋼鐵，所以在冶煉過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，其中富含導(dǎo)電性的粉塵，這就表示該行業(yè)設(shè)備需要具備較高的抗污染性。

2) 抗振和抗干擾性。電氣設(shè)備畢竟是一種電子設(shè)備，但凡是電氣設(shè)備就需要具有一定的抗振性和抗干擾性，所以冶金行業(yè)電氣設(shè)備也不例外。對冶金工業(yè)來說，現(xiàn)場需要使用大型的電爐和軋鋼系統(tǒng)，這些設(shè)備在傳動和供電過程中會形成大量影響控制系統(tǒng)和設(shè)備的諧波，所以必須具有抗振和抗干擾能力。這些諧波將有可能造成控制設(shè)備不能正常運行。

3) 抗高溫性。冶金過程會產(chǎn)生大量的高溫，其冶金現(xiàn)場溫度較高，所以需要電氣設(shè)備具有較高的耐高溫性。

4) 對設(shè)備可靠性要求較高。冶金工業(yè)中具有一種冷軋帶鋼的傳動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對設(shè)備的安全性要求較高，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障就會嚴(yán)重的影響冶金過程，如果處理不及時就會釀成重大事故。例如，熱軋高爐這些重要設(shè)備如果質(zhì)量不過關(guān)極易發(fā)生煤氣泄漏或者是鐵水溢流等問題，這些問題比較容易造成巨大的惡性事故。

5) 精度控制性。冶金工業(yè)中的傳動系統(tǒng)常常需要具備較高的精度控制能力，其響應(yīng)控制時間要求較短。

2 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測的必要性

對冶金工業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢測就是指對其相關(guān)機(jī)器運行特性采用技術(shù)手段進(jìn)行檢測。通過提取故障先兆來發(fā)現(xiàn)機(jī)器運行中的異常變化情況，或者是故障發(fā)生趨勢，從而為故障發(fā)生做好提前防范?？梢哉f設(shè)備狀態(tài)檢測就是設(shè)備的一種“健康體檢”。通過這種“體檢”能夠有效降低安全隱患，消除重大事故。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[3]，對電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測能夠有效的降低75%的設(shè)備事故率，減少28%～50%的設(shè)備維修費用，綜合提升冶金行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 應(yīng)用過程

3.1 設(shè)備狀態(tài)檢測內(nèi)容

對電氣設(shè)備進(jìn)行檢測需要依照一定的規(guī)范和系統(tǒng)進(jìn)行，其檢測步驟如下：采集信號→處理數(shù)據(jù)傳輸信號→處理數(shù)據(jù)→診斷故障。只有依照上述步驟嚴(yán)格的進(jìn)行檢測才能有效的判斷設(shè)備運行的狀態(tài)，對其故障做到及時的診斷和糾正，使設(shè)備正常運行。

具體的檢測步驟如下[4]。

1) 采集信號。在設(shè)備使用時，使用信號采集系統(tǒng)對信號進(jìn)行采集，同時對設(shè)備運行狀態(tài)量進(jìn)行檢查和判斷，然后對設(shè)備的運行趨勢進(jìn)行預(yù)測。期間需要通過系統(tǒng)獲取需要檢測的對象的基本信息，重點對電氣設(shè)備的電流、電壓、部分放電量、磁力線密度以及頻率進(jìn)行采集，嚴(yán)密留意異常信號。采集數(shù)據(jù)有3種方法，分別為信號峰值采集、信號波形采集以及閥值地域峰值的脈沖記錄。

2) 處理數(shù)據(jù)傳送信號。因為處理數(shù)據(jù)傳送信號過程容易受環(huán)境影響出現(xiàn)信號相移和損失問題，同時也易遭受干擾問題，所以檢測設(shè)備必須遠(yuǎn)離該處理系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸信號處理的高效性，可以對傳輸信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行預(yù)處理，再壓縮打包信號，最后，通過傳輸路徑送回處理控制中心。整個過程需要使用光纜或者是電纜傳輸方式，這兩種傳送載體能夠傳輸具有較高的抗干擾能力的數(shù)字信號。

3) 處理數(shù)據(jù)。在處理控制中心對采集到的多種數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行處理，可以分析時域頻域，對特征值進(jìn)行讀取，亦或者是進(jìn)行平均處理等。處理數(shù)據(jù)的過程可能需要增強(qiáng)和保留有用信號，這樣做的目的是抑制干擾，同時對信號特征進(jìn)行提煉。最后，對相關(guān)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和記錄，使其成為運行狀態(tài)診斷的重要依據(jù)。

4) 診斷故障。在數(shù)據(jù)處理之后統(tǒng)計好所有數(shù)據(jù)，然后在歷史數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上處理好現(xiàn)行的數(shù)據(jù)，根據(jù)上面獲取的特征信號，運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、專家系統(tǒng)等多種診斷方法進(jìn)行診斷，同時可以結(jié)合以往的運行經(jīng)驗和判據(jù)實施對比分析，以求準(zhǔn)確的進(jìn)行狀態(tài)判斷。

3.2 狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用

對冶金工業(yè)進(jìn)行電氣設(shè)備狀態(tài)檢測主要是指檢測在線狀態(tài)，然后通過狀態(tài)分析和判斷來確定故障發(fā)生位置。要想實現(xiàn)上述檢測目標(biāo)和內(nèi)容需要采用計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及現(xiàn)代傳感器技術(shù)等，只有綜合運用多種技術(shù)手段才能準(zhǔn)確的把握設(shè)備的運行狀態(tài)，從而為故障診斷提供最可靠的數(shù)據(jù)支撐。應(yīng)用這些技術(shù)手段和其相應(yīng)的檢測過程為首先利用多種電、光、流量、振動等傳感器對設(shè)備運行的狀態(tài)信號進(jìn)行檢測，確保其能夠得以采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)采集單元將上述信號進(jìn)行采集和存儲，將其置入存儲器中[5]。之后處理數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行故障診斷。整個電氣設(shè)備狀態(tài)檢測和診斷過程需要使用多種技術(shù)手段，具體的技術(shù)使用情況如下。

3.2.1 傳感器技術(shù)及其應(yīng)用

傳感技術(shù)是設(shè)備在線檢測的主要方式之一 ，使用傳感器能夠更加準(zhǔn)確的獲取設(shè)備的狀態(tài)量數(shù)據(jù)。近年來，該技術(shù)得以不斷的應(yīng)用，出現(xiàn)了氣體、光及溫度等傳感器。這些傳感器能夠在一定的檢測條件下最大程度上提升在線檢測的準(zhǔn)確性，而且可以將設(shè)備運行狀態(tài)量轉(zhuǎn)化為能夠傳輸?shù)臄?shù)字信號。為了檢測輸變電設(shè)備的絕緣子的鹽密，在研究領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)了光傳感器檢測絕緣子的污穢程度這一種方式，該方式對電力系統(tǒng)檢測來說是一大突破性研究。但是目前沒有得到廣泛推廣，所以是未來主要的研究領(lǐng)域和研究內(nèi)容之一。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其應(yīng)用

隨著各行各業(yè)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備的需求量日益增大，由此產(chǎn)生的在線檢測技術(shù)也在不斷的推陳出新。由運用單片機(jī)檢測轉(zhuǎn)化為通過DSP 技術(shù)進(jìn)行檢測，由計算機(jī)技術(shù)檢測系統(tǒng)逐漸升級為新型總線技術(shù)系統(tǒng)，或者是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，或者是網(wǎng)絡(luò)和新型總線技術(shù)綜合的檢測系統(tǒng)[6]。這些系統(tǒng)見證了電氣設(shè)備的更新歷史，也見證了冶金工業(yè)不斷前進(jìn)和發(fā)展的歷史。在冶金工業(yè)中，在線檢測裝置包括分散型的檢測裝置，也包括集中型的檢測裝置，均能夠?qū)?shù)據(jù)輸送到服務(wù)器處理過程，也能夠在設(shè)備終端進(jìn)行信號處理和傳輸。

3.2.3 數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)及其應(yīng)用

該技術(shù)是電氣設(shè)備檢測的主要技術(shù)之一，主要的應(yīng)用過程為對現(xiàn)場噪聲背景下采集的信息進(jìn)行提取，然后對其進(jìn)行處理和分析。主要需要分析的信息為注意值和信息量，以此來對電氣設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，所判斷的內(nèi)容為設(shè)備運行是否正常、是否存在故障、是否接近故障狀態(tài)，或是否需要停止設(shè)備運行。由于冶金工業(yè)的電氣設(shè)備周圍的吵雜環(huán)境會對運行的電氣設(shè)備信息提取造成干擾，所以必須采用數(shù)字濾波技術(shù)以及硬件濾波技術(shù)，只有這樣才能有效的消除或者是降低冶金過程中的噪聲。就目前較為常見的濾波技術(shù)來看，主要有小波變換濾波技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)Ψ€(wěn)態(tài)干擾信號進(jìn)行消除，從而提取出較為有用的信號，便于日后分析結(jié)果的準(zhǔn)確性的提高[7]。不難判斷，隨著現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)革新速度的不斷提升，數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)也將進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化升級和更新?lián)Q代。未來所研發(fā)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)勢必能夠更加高效的分析和處理數(shù)據(jù)；而在故障分類和故障處理時，多會尋求一些特征量或者是尋求一個特征量進(jìn)行模式識別。

4 結(jié) 語

綜上所述，在冶金行業(yè)中電氣設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，能夠有效的檢測電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的運行故障，便于提升運行安全，減少冶金過程中事故的發(fā)生率，可見該技術(shù)的應(yīng)用價值十分巨大。但是就本次研究而言，研究內(nèi)容仍然不夠全面，今后筆者將繼續(xù)進(jìn)行深入的研究與分析，望能夠最大程度上發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價值，綜合提升電氣設(shè)備的運行安全性。

[1] 程嘉韋, 李晟, 崔祎. 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測中紅外診斷技術(shù)應(yīng)用分析[J]. 企業(yè)導(dǎo)報, 2012(24): 284.

[2] 周兆科. 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用分析[J]. 中國科技投資, 2012(24): 115.

[3] 解必高, 李曉瑋. 電氣設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用[J]. 通訊世界, 2015(6): 202.

[4] 孫喜濤. 淺談變電站電氣設(shè)備的狀態(tài)維修技術(shù)[J]. 價值工程, 2011, 30(3): 281.

[5] 仲春華, 趙一靜. 電氣設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修[J]. 科學(xué)與財富, 2016, 8(4): 54-55.

[6] 李劼. 電力設(shè)備絕緣檢測技術(shù)的研究[J]. 甘肅冶金, 2010, 32(2): 85-87.

[7] 程昊. 淺析電氣設(shè)備維修和設(shè)備保養(yǎng)的重要性[J]. 中國科技博覽, 2012(25): 559.

Valid Analysis of Metallurgical Industry in Electrical Equipment Inspection

DING Wanxia

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalInstitute,Xi’an,Shanxi710000,China)

In recent years, economic industry is relatively developing in all walks of life while the demand for raw materials is increasing, as brings the change of metallurgical industry in large metallurgical task. But the process is relatively complicated with high technical requirements. It will eventually cause some problems to industry production system and control system, including electrical equipment state. The resulting state of the corresponding detection technology is discussed in this paper to show the related research and the application process, including the proposals for the development of metallurgical industry.

Electrical equipment; State detection technology; Metallurgical industry; Value analysis

2016-11-08

丁萬霞(1965-)，女，陜西涇陽人，副教授，研究方向：電氣控制及電氣檢測，手機(jī)：13659231269，E-mail：313612570@qq.com.

TM507

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.027