CN103949603A - 一种连铸机大包回转台监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于连铸机状态监测技术领域，公开了一种连铸机大包回转台监测系统，包括：振动监测单元、位移监测单元、通信总线、工控机以及声光报警器；所述振动检测单元包括：多个振动传感器组；所述多个振动传感器组设置在所述连铸机的旋转塔轴承周围，形成多个状态监测点；所述位移监测单元包括：多个位移传感器；所述状态监测点处设置所述位移传感器；任意所述状态监测点的振动传感器与所述位移传感器均通过所述通信总线与所述工控机相连；所述声光报警器与所述工控机相连。本发明通过设置多个状态监测点，获取每个点监测点的振动参数及位移值；便于记录维护，同时进行逻辑分析判断，发出报警信号，维护生产安全。

Description

一种连铸机大包回转台监测系统

技术领域

本发明涉及连铸机状态监测技术领域，特别涉及一种连铸机大包回转台监测系统。

背景技术

回转支承(或称旋转轴承)是连铸机大包回转台上的重要部件，其安全稳定工作对于大包回转台正常运行至关重要。回转支承在工作过程中会产生如滚子磨损、破裂，滚子滚道损坏，尼龙保持架挤压碎等故障。

由于生产任务重，现场工作环境恶劣等客观原因，通常检查回转支承的使用状况，只能采用油脂化验方法(光谱分析)观察金属含量，判断回转支承磨损情况，不能精确判定其工作状况，给安全生产带来隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够高效监测回转支承的状态，并进行高效故障诊断的监测系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种连铸机大包回转台监测系统，包括：振动监测单元、位移监测单元、通信总线、工控机以及声光报警器；所述振动监测单元包括：多个振动传感器组；所述多个振动传感器组设置在所述连铸机的旋转塔轴承周围，形成多个状态监测点；所述位移监测单元包括：多个位移传感器；任一所述状态监测点处设置一个所述位移传感器；任意所述状态监测点的振动传感器与所述位移传感器均通过所述通信总线与所述工控机相连，将监测到的轴承振动及位移信号发送给工控机；所述工控机根据所述轴承振动及位移信号和预设的安全阈值的比较结果来判断轴承运转的安全级别；所述声光报警器与所述工控机相连，反应工控机对安全级别的判断结果。

进一步地，所述振动传感器组包括：轴向振动传感器和径向振动传感器；所述轴向振动传感器设置在所述大包回转台轴承座上部，监测旋转塔轴承的轴向振动，并将轴向振动信号发送给所述工控机；所述径向振动传感器设置在所述大包回转台轴承座侧壁上，监测旋转塔轴承的径向振动，并将径向振动信号发送给所述工控机。

进一步地，所述位移传感器置于所述旋转塔轴承上的闸轮盘的下方，监测所述闸轮盘在垂直于所述闸轮盘面方向上的位移。

进一步地，所述振动传感器组为6个；6个所述振动传感器组均匀设置在所述连铸机的旋转塔轴承周围，任意相邻的两个振动传感器组到轴承圆心的连线夹角为60°。

进一步地，所述工控机包括：参数采集模块、数字滤波模块、故障诊断模块、显示报警模块以及数据存储模块；所述参数采集模块将所述连铸机大包回转台的运转参数通过显示报警模块输出；所述数字滤波模块将工控机接收到的振动信号以及位移信号进行数字滤波后发送给故障诊断模块进行故障诊断；所述显示报警模块将所述故障诊断模块的诊断结果输出，并控制声光报警器动作；所述数据存储模块用于存储滤波后的振动信号、位移信号以及故障诊断模块输出的故障诊断结果。

进一步地，所述工控机还包括：网络通信模块；所述网络通信模块用于实现数据存储模块与外部网络的通信，实现外部终端对存储模块中存储的信息的获取。

进一步地，任意状态监测点的轴向振动传感器监测值x_n、径向振动传感器监测值y_n以及位移传感器的监测值s_n实时回传给所述工控机，分别与设定值X_n1、Y_n1、S_n1以及X_n2、Y_n2、S_n2进行比较；并进行逻辑运算，判断故障；

当X_n1≤x_n＜X_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2或者S_n1≤s_n＜S_n2任一项成立时，为一般故障报警；

当x_n≥X_n2或者y_n≥Y_n2或者s_n≥S_n2任一项成立时，为危险故障报警；

当X_n1≤x_n＜X_n2且S_n1≤s_n＜S_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2且S_n1≤s_n＜S_n2成立时，为危险报警；

其中，X_n1为轴向振动传感器低级安全故障预警值，Y_n1为径向振动传感器低级安全故障预警值，S_n1为位移传感器低级安全故障预警值，X_n2为轴向振动传感器高级安全故障预警值，Y_n2径向振动传感器高级安全故障预警值，S_n2为位移传感器高级安全故障预警值；n为状态监测点的代号，n1和n2为自然数且1≤n1≤6，1≤n2≤6。

本发明提供的连铸机大包回转台监测系统通过引入多个轴向振动传感器、径向振动传感器以及位移传感器针对回转支承轴承的状态进行全时段，全方位监测，从而记录并判断回转支承的磨损情况；同时将监测的实时参数与工控机内设定的安全预警值比较，并进行逻辑组合运算，进行故障诊断，从而高效预警，实现安全生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的连铸机大包回转台监测系统的状态监测点分布结构示意图；

图2为本发明实施例提供的连铸机大包回转台监测系统的传感器位置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的连铸机大包回转台监测系统的工控机结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于，包括：振动监测单元、位移监测单元、通信总线、工控机以及声光报警器；振动检测单元包括：多个振动传感器组；多个振动传感器组设置在连铸机的旋转塔轴承周围，形成多个状态监测点(1～6)；位移监测单元包括：多个位移传感器；任一所态监测点处设置一个位移传感器；任意状态监测点的振动传感器与位移传感器均通过通信总线与工控机相连，将监测到的振动参数及位移参发送给工控机；工控机中预设振动及位移参数的安全预警阈值，将监测到的回转支承的振动状况以及位移参数实时传回给工控机，记录并与安全阈值比较，判断回转支承的磨损情况，进而判断其安全级别；声光报警器与工控机相连，当监测到的参数，大于工控机中预设的预警值时，进行报警；当出现多项报警时，进行逻辑组合运算，进行故障判断。

参见图2，振动传感器组包括：轴向振动传感器4和径向振动传感器5；轴向振动传感器4设置在大包回转台轴承座1上部，监测旋转塔轴承的轴向振动；径向振动传感器设置在大包回转台轴承座侧壁上，监测旋转塔轴承的径向振动。在实际运转中，回转支承的振动分为轴向和径向，正常情况下，其与轴承座保留一定的间隙，并且轴承本身的运转也规律，较少剧烈碰撞或者摩擦；若出现磨损或者形变将会出现恶性循环，磨损越来越大；轴承的振动将会不断变化，久而久之会出现安全事故。本实施例提出的方案，通过监测轴向和径向的振动情况，一方面能够记录回转支承的的磨损情况，另一方面实现全方位，全时段的的监测，当出现过度磨损或者形变时，发出警报，提醒维护。

轴承本身是一个柱状结构，其出现磨损后，摆幅的监测精度很难把握，鉴于此，本实施例提出的方案，以跟随轴承转动的闸轮盘2为监测对象，其环套在轴承上，为圆盘形结构，盘面垂直于轴承中心线；当轴承出现偏向倾斜旋转时，闸轮盘2的边缘的倾斜角度变化将更加明显，便于监测，其精度相对较高。

因此，优选的，位移传感器3置于闸轮盘2的下方；记录闸轮盘2的圆盘面与位移传感器3的距离变化，以此反应轴承的倾斜情况。

鉴于，状态监测点环绕设置在轴承的外的同一圆环上，设置的监测点越多，其监测效果将越好；鉴于实际的生产安装情况，优选的，振动传感器组为6个；6个振动传感器组均匀设置在连铸机的旋转塔轴承周围，任意相邻的两个振动传感器组到轴承圆心的连线夹角为60°。能够保证检测精度的前提下，降低对设备的投入；同时当监测点的密度大于6个点时，其对监测精度的增幅与设备投入成本不成正比，鉴于此，监测点的密度为6个点时，能够保证足够的精度和较低的设备投入。

将6个监测点的监测数据回传后，将通过工控机对比实际监测值与预设安全值，记录判断磨损情况，并进行组合逻辑运算做故障诊断。

参见图3，工控机包括：参数采集模块、数字滤波模块、故障诊断模块、显示报警模块以及数据存储模块；参数采集模块将连铸机大包回转台的运转参数采集，通过显示报警模块输出，通过工控机的显示终端显示，从而便于现场观察设备的运转情况；数字滤波模块将采集的振动参数以及位移参数通过数字滤波后发送给故障诊断模块进行故障诊断；显示报警模块用于将故障诊断模块的诊断结果输出，控制显示终端以及声光报警装置动作，显示故障诊断结果，一旦出现报警的诊断结果，声光报警装置将会发出报警信号；数据存储模块用于存储振动参数、位移参数以及故障诊断模块输出的诊断逻辑值，便于后期的调用分析。

工控机还包括：网络通信模块；网络通信模块用于实现数据存储模块与外部网络的通信，实现外部终端对实时监测信息的获取；从而使得工作人员可以远程获取现场实时监测信息以及故障诊断信息，便于分析整理以及后期维护，形成有效的解决方案。

故障诊断模块通过数据对比，逻辑运算得出诊断结果；其中，任意状态监测点的轴向振动传感器监测值x_n、径向振动传感器监测值y_n以及位移传感器的监测值s_n实时回传给所述工控机，分别与设定值X_n1、Y_n1、S_n1以及X_n2、Y_n2、S_n2进行比较；并进行逻辑运算，判断故障；

当X_n1≤x_n＜X_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2或者S_n1≤s_n＜S_n2任一项成立时，为一般故障报警；即存在一定的磨损或者倾斜，但还不会引起安全事故；提醒维护人员及时维护，调整，避免事故发生。

当x_n≥X_n2或者y_n≥Y_n2或者s_n≥S_n2任一项成立时，为危险故障报警；此时说明磨损或者倾斜情况严重，必须采取措施。

当X_n1≤x_n＜X_n2且S_n1≤s_n＜S_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2且S_n1≤s_n＜S_n2成立时，为危险报警；针对较轻的磨损或者倾斜，一旦在同一个监测点同时检测到两组及以上数据均超过安全预警值时，也意味着，存在严重的安全危机，必须马上维修。

其中，X_n1为轴向振动传感器低级安全故障预警值，Y_n1为径向振动传感器低级安全故障预警值，S_n1为位移传感器低级安全故障预警值，X_n2为轴向振动传感器高级安全故障预警值，Y_n2径向振动传感器高级安全故障预警值，S_n2为位移传感器高级安全故障预警值；n为状态监测点的代号，n1和n2为自然数且1≤n1≤6，1≤n2≤6。

以上诊断是基于同一状态监测点的数据进行故障诊断的，因为多个监测点的实际结构或者环境特征不一定相同，无法相互关联进行精确诊断。

本发明提供的连铸机大包回转台监测系统通过引入多个轴向振动传感器、径向振动传感器以及位移传感器针对回转支承轴承的状态进行全时段，全方位监测，从而记录并判断回转支承的磨损情况；同时将监测的实时参数与工控机内设定的安全预警值比较，并进行逻辑组合运算，进行故障诊断，从而高效预警，实现安全生产。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种连铸机大包回转台监测系统，其特征在于，包括：振动监测单元、位移监测单元、通信总线、工控机以及声光报警器；所述振动监测单元包括：多个振动传感器组；所述多个振动传感器组设置在所述连铸机的旋转塔轴承周围，形成多个状态监测点；所述位移监测单元包括：多个位移传感器；任一所述状态监测点处设置一个所述位移传感器；任意所述状态监测点的振动传感器与所述位移传感器均通过所述通信总线与所述工控机相连，将监测到的轴承振动及位移信号发送给工控机；所述工控机根据所述轴承振动及位移信号和预设的安全阈值的比较结果来判断轴承运转的安全级别；所述声光报警器与所述工控机相连，反应工控机对安全级别的判断结果。

2.如权利要求1所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于，所述振动传感器组包括：轴向振动传感器和径向振动传感器；所述轴向振动传感器设置在所述大包回转台轴承座上部，监测旋转塔轴承的轴向振动，并将轴向振动信号发送给所述工控机；所述径向振动传感器设置在所述大包回转台轴承座侧壁上，监测旋转塔轴承的径向振动，并将径向振动信号发送给所述工控机。

3.如权利要求2所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于：所述位移传感器置于所述旋转塔轴承上的闸轮盘的下方，监测所述闸轮盘在垂直于所述闸轮盘面方向上的位移。

4.如权利要求1～3任一项所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于：所述振动传感器组为6个；6个所述振动传感器组均匀设置在所述连铸机的旋转塔轴承周围，任意相邻的两个振动传感器组到轴承圆心的连线夹角为60°。

5.如权利要求4所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于，所述工控机包括：参数采集模块、数字滤波模块、故障诊断模块、显示报警模块以及数据存储模块；所述参数采集模块将所述连铸机大包回转台的运转参数通过显示报警模块输出；所述数字滤波模块将工控机接收到的振动信号以及位移信号进行数字滤波后发送给故障诊断模块进行故障诊断；所述显示报警模块将所述故障诊断模块的诊断结果输出，并控制声光报警器动作；所述数据存储模块用于存储滤波后的振动信号、位移信号以及故障诊断模块输出的故障诊断结果。

6.如权利要求5所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于，所述工控机还包括：网络通信模块；所述网络通信模块用于实现数据存储模块与外部网络的通信，实现外部终端对存储模块中存储的信息的获取。

7.如权利要求6所述的连铸机大包回转台监测系统，其特征在于：任意状态监测点的轴向振动传感器监测值x_n、径向振动传感器监测值y_n以及位移传感器的监测值s_n实时回传给所述工控机，分别与设定值X_n1、Y_n1、S_n1以及X_n2、Y_n2、S_n2进行比较；并进行逻辑运算，判断故障；

当X_n1≤x_n＜X_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2或者S_n1≤s_n＜S_n2任一项成立时，为一般故障报警；

当x_n≥X_n2或者y_n≥Y_n2或者s_n≥S_n2任一项成立时，为危险故障报警；

当X_n1≤x_n＜X_n2且S_n1≤s_n＜S_n2或者Y_n1≤y_n＜Y_n2且S_n1≤s_n＜S_n2成立时，为危险报警；

其中，X_n1为轴向振动传感器低级安全故障预警值，Y_n1为径向振动传感器低级安全故障预警值，S_n1为位移传感器低级安全故障预警值，X_n2为轴向振动传感器高级安全故障预警值，Y_n2径向振动传感器高级安全故障预警值，S_n2为位移传感器高级安全故障预警值；n为状态监测点的代号，n₁和n₂为自然数且1≤n₁≤6，1≤n₂≤6。