燒結(jié)是現(xiàn)代鋼廠生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。為了能讓鐵礦石充分反應盡可能多地煉出鋼鐵,入廠后要進行粉碎篩選,而粉碎后的礦粉不容易裝爐冶煉,因此需要燒結(jié)成塊狀、球狀。燒結(jié)生產(chǎn)的過程就是把鐵礦粉燒結(jié)成塊狀或球狀,便于高爐煉鐵。

燒結(jié)過程中需要用到抽風系統(tǒng)進行強制抽風產(chǎn)生負壓。整個抽風系統(tǒng)的核心是主抽風機,它直接影響燒結(jié)機的產(chǎn)量、質(zhì)量和能耗,是燒結(jié)生產(chǎn)的“心臟”。主要作用是通過煙道進行抽風,產(chǎn)生負壓,使燒結(jié)料中的固體燃料點火并充分燃燒,為燒結(jié)提供能量,同時將燒結(jié)過程中產(chǎn)生的各種氣體通過煙道,經(jīng)過電除塵器凈化后由煙囪排出。

作為燒結(jié)過程中的重要設備,主抽風機的日常維護和安全生產(chǎn)尤為重要。主抽風機作為典型的旋轉(zhuǎn)機械,對振動的監(jiān)測是設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測的重要組成部分。其中驅(qū)動軸與軸承是旋轉(zhuǎn)機械的核心部件。主抽風機能否可靠地工作主要取決于驅(qū)動軸及軸承的運轉(zhuǎn)是否良好。

大量數(shù)據(jù)表明,旋轉(zhuǎn)機械的大多數(shù)振動故障與驅(qū)動軸及軸承直接有關。比如由質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)軸的彎曲或熱變形、軸線不對中等原因引起的振動,都是與軸及軸承直接相關的振動故障。

因此可以通過對主抽風機振動狀態(tài)的監(jiān)測獲得更多有關故障的信息,從而有效的診斷出機械是否發(fā)生故障。

目前鋼廠對主抽風機的日常監(jiān)測還是以人工為主,定期巡檢,故障推測主要依靠肉眼觀察和經(jīng)驗判斷。因此內(nèi)部的一些損傷、故障等很難進行精準定位。鋼廠是安全生產(chǎn)的重點單位,每年由于各種安全隱患造成的大型事故時有發(fā)生。因此鋼廠的智能化監(jiān)測勢在必行。

西人馬旋轉(zhuǎn)機械類智能監(jiān)測系統(tǒng)

西人馬基于自己的“端-邊-管-云-用”一體化解決方案針對鋼廠的特殊環(huán)境和需求,提出旋轉(zhuǎn)機械類智能監(jiān)測系統(tǒng),以“技防”代替“人防”,有效解決了諸如燒結(jié)機主抽風機監(jiān)測維護的安全問題。

這套系統(tǒng)涵蓋了感知端、采集端、服務器、云端和用戶端。

首先是感知端的傳感器測量系統(tǒng),在主抽風機內(nèi)部安裝多個傳感器,包括各種傳感器及其內(nèi)置的專用測量電路(如電荷放大),將旋轉(zhuǎn)機械的振動、轉(zhuǎn)速、位移、溫度和滑油品質(zhì)等信號變換為具有歸一化靈敏度的電壓信號。例如在電機中安裝加速度傳感器和溫度傳感器,監(jiān)測電機的振動速度值以及溫度變化;在驅(qū)動軸安裝電渦流傳感器,監(jiān)測轉(zhuǎn)速和軸位移變化;在風機的軸承中安裝滑油傳感器,通過監(jiān)測滑油中的鐵屑流量監(jiān)測軸承的磨損程度。

△西人馬傳感器部署圖

其次是數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng),將原始信號進行放大、濾波后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號,從而為設備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等提供數(shù)據(jù)支持。

△西人馬邊緣計算模組

然后是中控服務器,接收由數(shù)據(jù)采集器預處理之后的敏感數(shù)據(jù)信息,通過運行專業(yè)軟件進一步處理和分析被測結(jié)構(gòu)的信息,根據(jù)不同算法判斷出設備運行情況,如出現(xiàn)異常將及時反饋至設備維保人員。

接下來是云端數(shù)據(jù)中心,主要用來接收各個子系統(tǒng)上傳的工況數(shù)據(jù),建立設備狀態(tài)故障數(shù)據(jù)庫,指導本地工控機進行故障診斷。

△西人馬現(xiàn)代化數(shù)據(jù)密集型應用使能平臺-塔斯云

最后是手機APP,利用APP連接到云端數(shù)據(jù)中心,可實現(xiàn)多人遠程實時在線監(jiān)測主抽風機的運行參數(shù)和工作狀況。

西人馬的這套系統(tǒng)通過監(jiān)測軸溫、軸轉(zhuǎn)速、軸的軸向/徑向/豎向振動、風機的滑油品質(zhì),可對軸質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)軸的彎曲或熱變形、軸線不對中、油膜渦動及振蕩、潤滑油中斷、推力軸承損壞、軸裂紋或葉片斷裂、徑向軸承磨損、部件脫落、動靜部件接觸、不均勻氣隙、軸向竄動、軸溫過高、轉(zhuǎn)速異常、滑油鐵屑流量過高等故障進監(jiān)測。

除了在燒結(jié)機主抽風機中的應用,這套系統(tǒng)還能應用在水泵機組的監(jiān)控當中。通過監(jiān)測軸溫、軸位移、水泵前/后軸、電機前軸軸向和徑向振動、電機的輸入電壓和輸出電流,系統(tǒng)可對軸質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)軸的彎曲或熱變形、軸線不對中、油膜渦動及振蕩、潤滑油中斷、推力軸承損壞、軸裂紋或葉片斷裂、徑向軸承磨損、部件脫落、動靜部件接觸、不均勻氣隙、軸向竄動、軸溫過高、電機功耗異常等故障進行監(jiān)測。

△西人馬旋轉(zhuǎn)機械類智能監(jiān)測系統(tǒng)-低壓水泵機組監(jiān)控

△西人馬旋轉(zhuǎn)機械類智能監(jiān)測系統(tǒng)-高壓水泵機組監(jiān)控

目前系統(tǒng)已經(jīng)在多個客戶現(xiàn)場實現(xiàn)了成功安裝并正常運轉(zhuǎn),進行24小時全天候智能監(jiān)管,實現(xiàn)故障早期預警,提前制定維修決策并做好維修準備,減少停機損失和多次維修帶來的費用。通過精確定位故障,提高維修效率、減少維修損失。另外,基于傳感器端邊緣計算以及云端大數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析,為故障模式判定與管理過程優(yōu)化提供量化決策依據(jù),實現(xiàn)真正意義上的智慧機組。

西人馬“端-邊-管-云-用”

一體化解決方案

西人馬是一家依托于IDM(芯片設計與制造和封測)模式的芯片公司。眾所周知,當前我國芯片因為種種原因有著大量國產(chǎn)化替代的機會,西人馬除了關注存量市場外,更關注增量市場。

西人馬擁有MEMS芯片及其ASIC設計能力,西人馬芯片制造和先進封測中心有著完整的芯片流片、先進感知封裝、材料生產(chǎn)以及可靠性測試等一系列能力。本著建立生態(tài)和給客戶提供交鑰匙服務的態(tài)度,西人馬打通了邊緣計算端、以及基于感知芯片和場景應用的云(塔斯云),這種垂直整合可以為客戶提供一站式智能化解決方案服務,因此更加容易構(gòu)建生態(tài)。

為了創(chuàng)建自己的芯片生態(tài),西人馬為客戶提供從感知層的芯片、傳感器,到邊緣計算和云的解決方案,并以解決客戶痛點為驅(qū)動。這些解決方案更加關注如何利用芯片驅(qū)動IoT、AI、大數(shù)據(jù)等的落地,因此西人馬打造了“端-邊-管-云-用”一體化解決方案,為民用航空、能源、醫(yī)療、交通及工業(yè)領域提供服務。

△西人馬“端-邊-管-云-用”一體化解決方案

目前,西人馬“端-邊-管-云-用”一體化解決方案已在多個行業(yè)成功應用,上文中提到的西人馬旋轉(zhuǎn)機械類智能監(jiān)測系統(tǒng)只是這套方案在鋼鐵行業(yè)中的一個應用,西人馬還提出了鋼包紅外測溫解決方案、高壓開關柜無線測溫方案和AR智能監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,以解決鋼包溫度和高壓開關柜溫度的智能化監(jiān)測,并進行AR智能監(jiān)測,實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的全周期智能管理。

在國家大力提倡產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重大機遇面前,西人馬提出“端-邊-管-云-用”一體化解決方案,該方案利用西人馬的芯片、傳感器、邊緣計算和塔斯云,不斷開發(fā)新的應用場景,賦能各個傳統(tǒng)行業(yè),推動經(jīng)濟社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

鋼鐵行業(yè)推動智能制造勢在必行

近兩年來,鋼鐵行業(yè)在供給側(cè)改革持續(xù)推進、去產(chǎn)能和防范“地條鋼”死灰復燃、嚴防已化解的過剩產(chǎn)能復產(chǎn)以及取暖季限產(chǎn)不搞“一刀切”等因素的影響下,整體市場呈現(xiàn)震蕩運行格局。

2019年,受國內(nèi)需求拉動,鋼鐵產(chǎn)量增長較快。而價格方面整體呈現(xiàn)回落趨勢,且下跌幅度較大。2019年以來,國內(nèi)鋼材價格長期低于上年同期。從中國鋼材價格指數(shù)(CSPI)走勢看,2019年平均108點,同比下降6.8點,降幅達5.9%。

△CSPI中國鋼材價格指數(shù)變化,數(shù)據(jù)來源:中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

受鋼材價格回落和原材料價格上漲的影響,鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟效益自2019年以來大幅下滑。2019年全年,中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會會員鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)銷售收入42663.1億元,同比增長10.1%,實現(xiàn)利潤1889.9億元,同比下降30.9%;平均銷售利潤率僅為4.4%,同比下降2.6個百分點。

△會員鋼鐵企業(yè)銷售利潤率,數(shù)據(jù)來源:中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

經(jīng)濟效益的不斷下降促使鋼鐵企業(yè)進行生產(chǎn)改革,由之前資源和人員密集型的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式逐漸轉(zhuǎn)向智能化生產(chǎn)。

作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的底層技術,芯片及傳感器在智能制造方面起著至關重要的作用。以芯片為基礎的“端-邊-管-云-用”是鋼鐵行業(yè)智能化道路上的關鍵鑰匙。

2020年中央經(jīng)濟工作會議將強化國家戰(zhàn)略科技力量置于八大任務之首。會議同時提出實施好關鍵核心技術攻關工程,盡快解決一批“卡脖子”問題,在產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢領域精耕細作,搞出更多獨門絕技。

芯片產(chǎn)業(yè)是被國外嚴重“卡脖子”的產(chǎn)業(yè),芯片產(chǎn)業(yè)的技術突破關系著眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化革新之路。以鋼鐵產(chǎn)業(yè)為代表的傳統(tǒng)工業(yè),智能制造勢在必行。如果堅守傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,必將在未來被科技淘汰、被效益拋棄,被時代遺忘。

“我消滅你,與你無關?！薄度w》里闡述的宇宙定律,在現(xiàn)今這個快速發(fā)展的時代同樣適用?！皶r代拋棄你時,連一聲再見都不會說”道盡了這個科技高速發(fā)展時代下殘酷的生存規(guī)律。

當智能化成為時代主流,如果傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)再不升級和變革,等待自己的只有潰不成軍的命運。

畢竟,“時代淘汰你,與你無關。”