CN111715832B - 一种重型锻造装备远程运维状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型锻造装备远程运维状态监测系统，属于重型锻造装备技术领域，所述重型锻造装备包括主机本体、动力机构和电气控制系统；其特征在于，所述重型锻造装备远程运维状态监测系统包括：用于获取静态数据的数据采集器；用于获取动态数据的传感器；数据传输系统；以及远程运维平台；其中；所述远程运维平台包括静态数据库和动态数据库；所述远程运维平台通过数据传输系统获取数据采集器、传感器的数据。通过采用上述技术方案，本发明实现了对重型锻造装备的远程运维状态监测，为故障诊断和预测性维护提供全面且有效的结构化数据。

Description

一种重型锻造装备远程运维状态监测系统

技术领域

本发明属于重型锻造装备技术领域，具体涉及一种重型锻造装备远程运维状态监测系统。

背景技术

重型锻造装备是涉及机械、液压、控制、传感和信息技术的复杂系统，对运行维护的技术要求高。同时，随着装备出口量日益增长，亟需应用新一代信息技术对境外产品进行远程运维服务。因此，在运维平台上提出状态监测技术规范，从而规范化管理数据，为故障诊断和预测性维护提供全面且有效的结构化数据尤为重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种重型锻造装备远程运维状态监测系统。

本发明的目的是提供一种重型锻造装备远程运维状态监测系统，所述重型锻造装备包括主机本体、动力机构和电气控制系统；所述重型锻造装备远程运维状态监测系统包括：

用于获取静态数据的数据采集器；

用于获取动态数据的传感器；

数据传输系统；

以及远程运维平台；其中：

所述远程运维平台包括静态数据库和动态数据库；所述远程运维平台通过数据传输系统获取数据采集器、传感器的数据。

进一步，所述静态数据包括装备编号、结构单元编号、主机本体中上横梁、立柱、下横梁的尺寸数据。

进一步，所述动态数据指随工艺流程、设备运行状态改变的数据，所述动态数据包括电机泵组、油箱系统、滑块、顶出装置、工作台、辅助机构和电气控制系统的状态数据，每个功能部件在运动过程中所产生的位置变化、速度变化、温度变化，即状态信号被采集汇总后，通过数据传输系统上传到重型锻造装备远程运维平台。

更进一步，所述电机泵组的状态监测内容包括：

a)主电机泵组；

主电机泵组功能是为各被控对象运行提供动力，按供电电压等级分类可分为中压电机主电机泵组和低压电机主电机泵组，按泵类型分类可分为电机定量泵组和主电机变量泵组，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力、电机电流、电机温度；

b)辅助电机泵组；

辅助电机泵组功能是为需要外控油控制元件充液阀、比例伺服阀和比例插装阀提供驱动开启控制油液，为外控式比例泵提供控制油液，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力；

c)冷却电机泵组；

冷却电机泵组功能是为油液提供冷却的电机以及油泵，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

d)润滑电机泵组；

润滑电机泵组功能是为设备导轨提供润滑油的电机以及油泵；状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、堵塞报警。

更进一步，所述油箱系统的状态监测内容如下：

数字量：高液位、低液位、气源压力低、比例伺服阀阀前堵塞；

模拟量：高液位、低液位、油箱温度。

更进一步，所述滑块状态监测内容如下：

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：主吨位、主缸压力、实时位置、实时速度、比例伺服阀开口、回程缸吨位、回程缸压力。

更进一步，所述顶出装置的状态监测内容如下：

a)上顶出装置；

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口；

b)下顶出装置；

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口。

更进一步，所述工作台的状态监测内容如下：

数字量：移入到位、移入减速、移出到位、移出减速、落下到位；

模拟量：比例伺服阀反馈。

更进一步，所述辅助机构与设备的模具配套使用或与液压机集成在一起的装置，包括液压吊锁装置、摆臂装置、模具夹紧装置和对中机构；所述辅助机构的状态监测内容如下：

液压吊锁装置，

数字量：锁紧到位、放松到位；

摆臂装置，

数字量：摆臂移入、摆臂移出；

模具加紧装置，

数字量：锁紧到位、放松到位；

对中机构，

数字量：对中抬起、对中落下、左侧对中机构移入极限、右侧对中机构移入极限、左侧对中机构移出极限、右侧对中机构移处极限；

模拟量：左侧对中位置、右侧对中位置；

蓄能器，

数字量：蓄能器气体压力低、蓄能器气体压力高、蓄能器堵塞。

更进一步，所述电气控制系统包括控制器的报警，操作旋钮和按钮，均为数字量，状态监测内容如下：

a)报警：软启动故障、变频器故障、紧急停止按钮按下、放大板故障、开关电源故障、控制器故障；

b)旋钮：调整/手动/半自动/联动、液压吊锁放松/锁紧、主机/工作台、工作台顶起/落下、对中抬起/落下；

c)按钮：电机启动、电机停止、滑块回程、滑块下行、上顶出顶出、上顶出退回、下顶出顶出、下顶出退回、工作台移入、工作台移出、摆臂移入、摆臂移出、模具夹紧、模具放松。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明实现了对重型锻造装备的远程运维状态监测，为故障诊断和预测性维护提供全面且有效的结构化数据。

一、状态监测技术规范，规定了装备远程运维的数据要求，包括最可能检测出故障位置的选择、测量参数的定义、传感器的选择、测点唯一标识方案等。

二、促使技术人员形成统一的软件编程规范并规范化管理数据，为故障诊断和预测性维护提供全面且有效的结构化数据。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种重型锻造装备远程运维状态监测系统，重型锻造装备从结构上包含主机本体、动力机构和电气控制系统，这三个结构单元的状态数据影响重型锻造装备的运行状态，具有监测必要性。

对结构单元的定义如下：

——主机本体，主要包括：上横梁、立柱、下横梁、工作台、顶出装置、滑块装置、辅助机构等功能部件；

——动力机构，主要包括：电动机、液压泵、阀、油箱、管路、冷却装置等功能部件；

——电气控制系统，主要包括：PLC、伺服控制器、变频器、安全模块等功能部件。

重型锻造装备远程运维平台，通过数据传输系统获取状态数据，状态数据通过传感器、数据采集器采集。数据按性质分静态数据与动态数据。

静态数据指不随设备运行状态改变的数据，包括装备编号、结构单元编号、主机本体中上横梁、立柱、下横梁等尺寸数据；动态数据指随工艺流程、设备运行状态改变的数据，包括电机泵组、油箱系统、滑块、顶出装置、工作台、辅助机构和电气控制系统等状态数据，这些功能部件在运动过程中所产生的位置变化、速度变化、温度变化等状态信号被系统采集汇总后，通过网络上传到重型锻造装备远程运维平台。状态监测结构如图1所示。

1状态监测数据

1.1动态数据

重型锻造装备的动态数据采集内容包括：电机泵组状态信号、油箱系统状态信号、滑块状态信号、顶出装置状态信号、工作台状态信号和电气系统状态信号。数据按表现形式可分为模拟量和数字量。

1.1.1电机泵组

电机泵组是提供设备运行动力的部件，由电机和油泵组成，包含：主电机泵组、辅助电机泵组、冷却电机泵组、润滑电机泵组。电机泵组的状态监测内容如下：

a)主电机泵组

主电机泵组功能是为各被控对象运行提供动力，按供电电压等级分类可分为中压电机主电机泵组和低压电机主电机泵组，按泵类型分类可分为电机定量泵组和主电机变量泵组，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力、电机电流、电机温度；

b)辅助电机泵组

辅助电机泵组功能是为需要外控油控制元件充液阀、比例伺服阀和比例插装阀等提供驱动开启控制油液，为外控式比例泵提供控制油液，为特殊大型，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力；

c)冷却电机泵组

冷却电机泵组功能是为油液提供冷却的电机以及油泵。状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

d)润滑电机泵组

润滑电机泵组功能是为设备导轨和其他关键部件提供润滑油的电机以及油泵。状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、堵塞报警。

表1电机泵组数据描述及定义

1.1.2油箱系统

油箱系统是储存油液的容器。设备油箱内油液需要保证一定的高度，以防止油泵吸空或溢出油箱，油液需要保持在一定的工作范围内，从而保证设备的正常运行。状态监测内容如下：

数字量：高液位、低液位、气源压力低、比例伺服阀阀前堵塞；

模拟量：高液位、低液位、油箱温度。

表2油箱系统数据表

1.1.3滑块

滑块是设备完成行程运动并按照上模具的主要工作部件，特殊设备可能包含上滑块和下滑块。状态监测内容如下：

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：主吨位、主缸压力、实时位置、实时速度、比例伺服阀开口、回程缸吨位、回程缸压力。

表3滑块数据描述

1.1.4顶出装置

顶出装置是顶出制件的机械装置。状态监测内容如下：

a)上顶出装置

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口；

b)下顶出装置

数字量：位置上极限、位置下级限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口。

表4顶出装置数据描述

1.1.5工作台

框架机身的基础件，它承受滑块的压力，当装有工作台板或移动工作台时，这后两种零件的上平面几位工作台的台面。状态监测内容如下：

数字量：移入到位、移入减速、移出到位、移出减速、落下到位；

模拟量：比例伺服阀反馈。

表5工作台数据描述

1.1.6辅助机构

辅助机构与设备的模具配套使用或与液压机集成在一起的装置，包括液压吊锁装置、摆臂装置、模具夹紧装置和对中机构等。

a)液压吊锁装置

数字量：锁紧到位、放松到位；

b)摆臂装置

数字量：摆臂移入、摆臂移出；

e)模具加紧装置

数字量：锁紧到位、放松到位；

f)对中机构

数字量：对中抬起、对中落下、左侧对中机构移入极限、右侧对中机构移入极限、左侧对中机构移出极限、右侧对中机构移处极限(执行多长时间对中机构没有运动)；

模拟量：左侧对中位置、右侧对中位置；

g)蓄能器

数字量：蓄能器气体压力低、蓄能器气体压力高、蓄能器堵塞。

表6辅助机构数据描述

1.1.7电气控制系统

电气控制系统包括控制器的报警，操作旋钮和按钮等，均为数字量

a)报警：软启动故障、变频器故障、紧急停止按钮按下、放大板故障、开关电源故障、控制器故障；

b)旋钮：调整/手动/半自动/联动、液压吊锁放松/锁紧、主机/工作台、工作台顶起/落下、对中抬起/落下；

c)按钮：电机启动、电机停止、滑块回程、滑块下行、上顶出顶出、上顶出退回、下顶出顶出、下顶出退回、工作台移入、工作台移出、摆臂移入、摆臂移出、模具夹紧、模具放松。

表7电气控制系统数据描述

1.2静态数据

静态数据包括：装备编号、功能部件编号、设备最大开口高度、设备最小闭口、滑块行程、工作台尺寸、模具名称、立柱中间间距、下垫板上平面至地面之间的距离、设备总装机功率、T型槽尺寸等。

2数据采集要求

2.1测量方法

按照工艺流程，可能有一种或多种测量方式适用于具体的可测量参数。测量的参数可能是总值的简单测量值或是整个时间平均值。对于一些参数(如，电流、压力)总值的简单测量值可能不足以指示故障的发生，为揭示故障引起的变化可能需要相关技术处理。

按采集方式可分为手动输入和系统采集。其中，系统采集涉及传感器的，其安装方式包括永久性安装(如，压力传感器)或便携式测量仪表(如，钳形电流表)。

当被测量为静态数据时，有人工、扫二维码等手动方法输入状态监测系统。

当被测量为动态数据时，可依据信号与干扰情况，进行线性化或非线性化处理，以及滤波处理。常见的滤波处理有限幅滤波、限速滤波、中值滤波、平均算术滤波、加权平均算术滤波、防脉冲干扰平均值滤波、一阶滞后滤波、幅值域分析、时域分析与频谱分析。

2.2数据采集速率

对稳态工况，数据采集速率应能在工况改变前捕捉到完整的数据集。对瞬态工况必须采用高速数据采集。

2.3测量位置

测量应选测在最有可能检测出故障的位置。测点应作唯一标识。推荐使用永久性标牌或标识符。

应考虑的因素有：

——安全性；

——传感器选择；

——信号调理；

——对故障变化的高灵敏性；

——降低对其他影响的灵敏性；

——测量的可重复性；

——信号衰减或损失；

——可接近性；

——环境；

——费用；

对于重型锻造装备测量位置的选择应考虑极值、易衰减、数据变化率高等敏感部位。

2.4关键参数与参考参数

重型锻造装备状态监测数据根据需求可分为关键参数与参考数据，关键参数是必须采集的状态监测数据信息，参考参数是可能采集的状态监测数据信息。具体内容如下表所示：

表8关键参数与参考参数

●：关键参数；○：参考参数

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种重型锻造装备远程运维状态监测系统，所述重型锻造装备包括主机本体、动力机构和电气控制系统；其特征在于，所述重型锻造装备远程运维状态监测系统包括：

用于获取静态数据的数据采集器；

用于获取动态数据的传感器；

数据传输系统；

以及远程运维平台；其中：

所述远程运维平台包括静态数据库和动态数据库；所述远程运维平台通过数据传输系统获取数据采集器、传感器的数据；

所述静态数据包括装备编号、结构单元编号、主机本体中上横梁、立柱、下横梁的尺寸数据；

所述动态数据指随工艺流程、设备运行状态改变的数据，所述动态数据包括电机泵组、油箱系统、滑块、顶出装置、工作台、辅助机构和电气控制系统的状态数据，每个功能部件在运动过程中所产生的位置变化、速度变化、温度变化，即状态信号被采集汇总后，通过数据传输系统上传到重型锻造装备远程运维平台；

所述电机泵组的状态监测内容包括：

a)主电机泵组；

主电机泵组功能是为各被控对象运行提供动力，按供电电压等级分类可分为中压电机主电机泵组和低压电机主电机泵组，按泵类型分类可分为电机定量泵组和主电机变量泵组，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力、电机电流、电机温度；

b)辅助电机泵组；

辅助电机泵组功能是为需要外控油控制元件充液阀、比例伺服阀和比例插装阀提供驱动开启控制油液，为外控式比例泵提供控制油液，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

模拟量：泵出口压力；

c)冷却电机泵组；

冷却电机泵组功能是为油液提供冷却的电机以及油泵，状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、泵口截门状态、堵塞报警；

d)润滑电机泵组；

润滑电机泵组功能是为设备导轨提供润滑油的电机以及油泵；状态监测内容如下：

数字量：电机合闸/关闭状态、电机启动/停止、热继电器报警、堵塞报警；

所述油箱系统的状态监测内容如下：

数字量：高液位、低液位、气源压力低、比例伺服阀阀前堵塞；

模拟量：高液位、低液位、油箱温度；

所述滑块状态监测内容如下：

数字量：位置上极限、位置下极限；

模拟量：主吨位、主缸压力、实时位置、实时速度、比例伺服阀开口、回程缸吨位、回程缸压力；

所述顶出装置的状态监测内容如下：

a)上顶出装置；

数字量：位置上极限、位置下极限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口；

b)下顶出装置；

数字量：位置上极限、位置下极限；

模拟量：吨位、压力、位置、速度、比例伺服阀开口；

所述工作台的状态监测内容如下：

数字量：移入到位、移入减速、移出到位、移出减速、落下到位；

模拟量：比例伺服阀反馈；

所述辅助机构与设备的模具配套使用或与液压机集成在一起的装置，包括液压吊锁装置、摆臂装置、模具夹紧装置和对中机构；所述辅助机构的状态监测内容如下：

液压吊锁装置，

数字量：锁紧到位、放松到位；

摆臂装置，

数字量：摆臂移入、摆臂移出；

模具夹紧装置，

数字量：锁紧到位、放松到位；

对中机构，

数字量：对中抬起、对中落下、左侧对中机构移入极限、右侧对中机构移入极限、左侧对中机构移出极限、右侧对中机构移出极限；

模拟量：左侧对中位置、右侧对中位置；

蓄能器，

数字量：蓄能器气体压力低、蓄能器气体压力高、蓄能器堵塞；

所述电气控制系统包括控制器的报警、操作旋钮和按钮，均为数字量，状态监测内容如下：

a)报警：软启动故障、变频器故障、紧急停止按钮按下、放大板故障、开关电源故障、控制器故障；

b)旋钮：调整/手动/半自动/联动、液压吊锁放松/锁紧、主机/工作台、工作台顶起/落下、对中抬起/落下；

c)按钮：电机启动、电机停止、滑块回程、滑块下行、上顶出顶出、上顶出退回、下顶出顶出、下顶出退回、工作台移入、工作台移出、摆臂移入、摆臂移出、模具夹紧、模具放松。

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