基于電流的設備監測系統

【摘? 要】通過對某車間設備故障運行狀況的分析，發現電機過負載運行產生是造成電機過流的關鍵因素，也是造成設備斷流的主要原因，嚴重制約生產的順利進行，為了解決此問題開發了一套基于電流的設備監測系統，通過此系統的使用及時有效的掌握設備臨界故障信息，提前對生產過程中出現的異常提出預警，為修理人員進行設備預防維保工作提供了有利信息，有效保證了制絲生產設備正常運行。

【關鍵詞】電流;設備監測;故障診斷

1、導言

作為動力的電機在日常生產得到廣泛的應用且發揮著不可替代的作用，而其工作的可靠性也直接影響生產作業的正常運行^[1]，特別是對于煙葉加工這種流程作業，一臺關鍵設備發生故障就可能影響到一條生產線的生進行。因此在掌握其健康數據的前提下，通過有效的數據分析預測故障發展的趨勢^[2]，做到有計劃針對性的維修，從而避免因設備突發故障造成影響，顯得尤為重要。同時運用科學的措施與方法來實現設備維修由經驗型、周期型向科學型、數字信息型方面轉變，由人工控制經驗決策向自動控制科學決策轉變，也成為現代企業設備維護與保養的重點。

2、現狀描述

目前某車間在用設備約為400臺組，其中包含大型主機設備20臺組，通用設備60組以及輔聯設備若干，涉及電機600余臺。通過對127次設備故障運行情況的數據整理與歸類分析，發現其中有62.20%屬于電機過流故障（表1），而在電機過流的原因中，有81.01%是因為電機過負載運行產生的故障（表2），也是造成電機過流的最主要原因，嚴重制約生產的順利進行。

因此開發一套基于電流的設備監測系統，通過此系統對電機的運轉情況進行監控，發現異常時及時干預，最大力度避免過流故障的發生，降低車間斷流次數，提高設備運轉效率是十分有必要的。同時，通過數據采集和統計分析方法的運用，可以及時排除設備隱患，也為優質生產建立了保障，提高生產過程控制能力的同時提高產品質量，降低消耗。

3、系統設計

（1）、基于電流的設備監測系統結構設計如圖1所示，包括：輸入模塊、通訊模塊、采集模塊、設備狀態評估、報警模塊以及包含界面顯示的監控機，并要求監測系統遵循以下原則：

I：系統符合制絲設備的特點，有相應的數據存儲功能;

II：系統運行不占用較大資源，控制系統的響應時間，實現高效工作;

III：系系統操作簡單，使用便捷、靈活，便于維修人員使用。

（2）、設備監測狀態的設計：

a：設置電機狀態列表。在狀態列表里將包括電機的所處的位置、名稱、實際電流;

b：設置電流預警系數。查閱以往記載的電機電流數據塊，電機電流通常為額定電流的0.6-0.7倍，負載發生劇烈變化時電機電流會急劇上升。在實際使用中，電機所帶的設備不會毫無征兆的突然損壞，負載的變化乃至損壞是漸進的、變化的，因此可以利用電流檢測負載的變化過程。所以，在設備評估系統中電機的預警電流設定在0.8倍額定電流，即電機電流超過0.8倍額定電流時控制系統發出預警信號。

c：設定電機實時電流數字化監控，包括電機啟動電流的判斷、正常工作電流以及電機異常電流判別和記錄。

三相異步電機的啟動電流較大，通常能達到額定電流的5-8倍^[3]，電機電流在短時間內突然躍升，但保持時間很短。因此針對電機的啟動電流采取了設定延時時間來解決此問題，系統判定當電機處于瞬時啟動狀態下，在設定的延時時間內能回落到正常的工作電流，則系統將不會記錄該條電機電流信息，也不會引起相關報警，僅當電流持續處于高值并超過設定延時時間后才會引發報警。

當電機發生異常，電流數值會發生線形的增大，在躍變之后并沒有回落到正常值，進而損壞電機并發生停機故障，此時系統會判定電機電流異常，并發出相關報警。

4、效果驗證

系統使用后，對部分電機電流數據進行了采集，并驗證了系統的準確性（見表3）：

從測試結果可以看出，數據從現場到上位機全部正確。

在實際使用過程中時，某線振槽電機在運行時突然出現超過0.8倍的電流值，此時報警模塊輸出報警信息（見圖2），同時上位機趨勢圖也反映了這一情況（見圖3）。修理工進行了全面檢查，發現振槽曲軸軸承磨損較嚴重，更換了軸承后振槽電機電流恢復了正常（見圖4）。

5、總結

基于電流的設備監控系統通過及時分析設備電流數據，為生產過程中出現的異常提出預警信息，為修理人員進行設備預防維保工作提供了有利信息，有效保證了制絲生產設備正常運行。通過建立電機電流監控分析系統的模型，提高的不僅是車間設備運行的穩定性和連續性，更重要的是引入了一種全新的設備管理思路，即“數字化的分析與監控”和“設備運行狀態評估”，通過此舉將可以進一步豐富工廠設備管理的手段并加快工廠數字化建設進程。

參考文獻：

[1]杜學明，張濤，李巖峰，孫騰飛.電機狀態檢測與健康管理探討[J].石化技術，2020，27（12）：243-245+253.

[2]竇春紅. 風電齒輪箱運行狀態監測與故障診斷[D].北京交通大學，2019.

[3]劉莉君.離散變頻軟起動器的優化控制研究[D].西安科技大學，2019.

作者簡介：

郝青（1985-05）女，漢族，碩士，石家莊市，工程師，河北白沙煙草有限責任公司。