基于協同檢測的冶金企業電氣自動化設備故障診斷系統

韓端陽

（河鋼集團承鋼公司，河北 承德 067001）

冶金工業為各行各業的發展提供了動力。因其行業固有的復雜性和高科技性的特點，故對設備控制系統性能的要求具有著更好的標準。電氣自動化技術，即包含協同檢測技術、執行機構技術、控制技術和系統技術是冶金工業自動化系統的基礎，而協同檢測技術對設備的故障診斷直接反映了冶金行業的水平。

1 冶金工業的特點

冶金行業不同于其他行業，它的技術要求標準更高、更嚴格。如其控制精度、耐高溫性、抗干擾性、產品可靠性和耐污染性要求相對較高。比如，在冷軋帶鋼驅動控制系統中，設備問題往往會造成嚴重的人員傷亡和財產損失，所以說設備的可靠性非常重要。如果在熱軋高爐等關鍵部件中發生設備故障，可能會發生氣體泄漏和鐵水溢流等嚴重事故。鋼鐵企業中粉塵較多，其中大部分屬于導電粉塵，設備溫度特別高，故需要耐高溫、耐污染的產品。在電爐和大型軋鋼系統的情況下，抗干擾的要求則相對較高。電氣自動化系統中電驅動設備產生的諧波是影響控制設備正常運行的重要干擾因素。鋼鐵企業的大多數傳動系統都是大容量的設備，要求控制響應速度快、精度高等特性。

2 電氣自動化設備狀態檢測概況

電氣自動化設備運行過程中的協同檢測技術是一種設備在運行中檢測的有效監測方式。通常，為了檢測電氣自動化設備運行狀態和設備故障，系統會采取如下四種環節。

（1）信號采集。設備協同檢測系統是在設備在正常使用過程中不斷檢測和判斷設備的運行狀態和壽命以及預測設備可能出現的情況系統。一般來說，設備的狀態由設備在運行過程中的運行狀況來反映。首先，協同檢測系統會收集獲取設備運行狀態的信息，包括設備的電壓、電流、頻率、局部放電狀態和磁力線密度等信息。

（2）數據傳輸。通常，設備的檢測系統與處理信號系統會設置在不同的地方，檢測到的信號在傳遞到處理系統過程中，而在傳輸過程中受外部環境的影響，易出現信號干擾和耗損的影響。因此，可以對獲取的信號信息就行轉換、處理和壓縮包裝等加工，通過傳輸路徑高效的流入到處理系統中心。

（3）數據處理。對采集到并加工傳輸得到的信息進行解析處理分析，獲取諸如特征值、頻域分析和平均處理分析等有效診斷數據信息。

（4）故障診斷。對處理后的數據信息，依照歷史數據、標準、規則和操作經驗等進行分析和比對，判斷設備的狀態和故障診斷情況，進而采取有效的措施來預防可能出現的情況，防止不必要的故障狀態發生。

3 電氣自動化控制技術在冶金行業中的作用

信息技術的高速發展和普及，推動著工業技術和電氣自動化控制軟件的快速提高，冶金工業的電氣自動化控制系統技術也越來越發揮著更重要的作用。

針對冶金行業電氣自動化控制系統平臺獨立研發的軟件系統，極大的降低了因人工操作出現的故障率。電氣自動化在冶金行業的應用，對冶金行業的操作水平、控制質量和運行效率以及生產效率等方面產生了可觀的效益。將有些手工操作改為自動操作，一方面可以使設備在穩定的標準下正常運行，另一方面減少了不必要的人為因素的影響，同時也很大程度上降低了人力成本，節約了生產的成本，進而提高其行業的競爭力。

4 協同檢測和故障診斷技術系統

協同狀態檢測與故障診斷系統是由現代傳感器技術、信息技術、計算機技術等領域組成的輔助操作系統。

冶金行業的電氣自動化設備的協同檢測與診斷技術依靠于傳感器技術、數據處理與分析以及網絡通信技術。

（1）實時協同檢測是先進的傳感器技術的重要應用體現。為診斷設備故障狀態情況需盡可能多的獲取設備運行中的狀態信息數據。為提高實時檢測的及時性和準確性，傳感器技術也在不斷升級優化，比如光學傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。這些技術都可以精確的獲取電氣自動化設備的運行狀態，并將獲取的信號轉化為相應的數字信號進行傳輸，供處理系統中心處理，分析和診斷。

（2）協同檢測的另一個關鍵是處理和分析采集的數據信息。通過從嘈雜的設備運行中收集到的大量信息，處理和分析數據信息并獲取有用的信息。通過對這些信息和注意力值的分析,我們可以判斷設備是否會出現故障或處于故障狀態,并根據實際情況狀態決定設備是否繼續運行或保養處理。為了避免運行中設備的噪音對電氣自動化設備檢測系統造成的干擾，除了設置硬件濾波外，通常還會應用許多數字濾波技術，常見的比如小波變換濾波技術，這種技術可以很好的消除對干擾信號的影響，進而提取有用的信息并進行分析處理診斷設備故障，消除可能造成的影響。近些年來隨著智能化、大數據等新技術的迅速發展，應運而生了更加有效的數據處理技術，在應對電氣自動化設備故障方面更加有效。

（3）基于協同檢測技術，在經單片機DSP技術的發展，再到計算機技術檢測系統的優化升級，可以更加有效的診斷電氣設備故障。同時，在冶金工業中，協同檢測技術對設備故障的診斷越來越受到歡迎。如今，在線檢測的技術形式多種多樣，比如在線檢測系統和分散式在線檢測系統設備。它們都是通過將設備收集到的信號接收到加工處理運輸，進而轉入到處理系統中進行分析、比對，診斷設備故障問題。

5 冶金自動化控制技術的創新與發展

隨著中國冶金工業和科學技術的飛速發展，冶金電氣自動化技術的應用取得了顯著的成效。中國不斷引進大量自動化控制技術，進一步提高了冶金生產綜合控制水平。在初始資本積累之后，企業專注于投資資金，用于研究和開發從原材料制備到最終產品生產的新技術和新工藝。同時，在冶金企業的生產過程中，引進了一些先進技術，不斷開發自動化控制技術，實現適合自身發展的電氣自動化設備的功能升級和技術創新。

6 結語

與其他行業相比，冶金行業具有相對復雜的工藝和較高的技術要求，相應的電氣產品和自動化技術要求也很高。基于協同檢測的電氣自動化設備控制系統技術可以實時檢測運行過程中設備的運行狀態，并診斷設備故障的問題，提前發現和解決，保證設備正常運行，同時也滿足冶金行業發展的需要。