D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.03.024 第22卷第3期 北京科技大学学报 Vol.22 No.3 2000年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2000 高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统 董英斌”高立新》孙勤刚)吕卫阳》 1)北京工业大学计算机学院，北京1000222)武汉钢铁（集团）公司炼铁厂，武汉4300833)北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要介绍了武钢炼铁厂5高炉罐式炉顶齿轮箱监测诊断系统，该系统通过安装振动传感 器和共振解调装置，对电流、氮气和水的压力、流量、温度等参数进行综合监测，达到故障诊断 和支持维修决策的目的， 关键词设备诊断：在线监测：齿轮箱：计算机 分类号TH165.3 目前，炼铁厂高炉的炉顶布料普遍采用无 料钟炉顶连续布料方式，为了保护传动变速系 倾翻电机 统，采用水冷和增压氮气密封方式.在生产过程 ·白一旋转电机 中，受载荷、温度和操作维护等方面的影响，传 一上部齿轮箱 动齿轮箱易产生齿轮、轴承的损坏和螺栓断裂 进水管 下部齿轮箱， 等故障，造成电机负荷过重，电流过高而迫使高 炉休风，严重影响生产.由于这些故障的渐变性 .大齿轮 和随机性，仅靠目前的电流、氨气、水及人工监 测，很难将事故制止在萌芽状态. 出水管 1系统构成 中心喉口 倾动齿轮箱 水冷传动齿轮箱是罐式炉顶的心脏设备（见 图1水冷传动齿轮箱总图 图1).该设备是引进卢森堡P.W公司80年代的 Fig.1 Schematic diagram for gearboxes on can-type of 产品，其布料方式灵活，利于高压操作，维护和检 blast furnace 修方便，齿轮箱的寿命为一代炉龄(10年左右). 投产6年后于1997年9月起该设备偶尔出现旋 (2)提取冲击脉冲信号，根据解调原理，提取 转电机电流波动现象，在某一转角范围内电流 测点振动的高频成分加以放大和检波，以得到 偏高，间或出现动力开关跳闸，影响高炉正常生 反映轴承和齿轮故障的冲击脉冲信号， 产 (3)信号采集.信号经抗频率混叠滤波，程控 为此，采用设备状态监测和诊断技术，通过 放大至AD转换，为保证采样的灵活性，上述切 安装振动传感器和共振解调装置，对电流、氮气 换、滤波及放大均应用程序控制，采样数据存储 和水的压力、流量、温度等参数进行综合监测和 在硬盘上， 分析，达到设备状态监测、趋势分析、故障诊断 (4)信号监测和分析.振动信号被采集后，实 和支持维修决策的目的。 现24h常规监测和初级报警并在计算机中进行 1.1系统硬件构成 处理和分析，考虑高炉炉顶温度较高、灰尘大、 系统硬件工作原理见图2.整个系统硬件可 煤气腐蚀等因素，所有器件尽可能安装在高炉 分为4个部分： 主控室内，现场信号进主控室内均采用安全防爆 (1)信号测取.使振动信号变为经过放大的 栅耦合；为了增强信号长距离传输时的抗干扰能 电信号，监测点说明见表1. 力，减少传输时线损造成的信号衰减，传感器采 用B&K公司内置前置放大器的加速度计，由振动 1999-09-29收稿董英斌男，56岁，教授 和解调检测仪提供恒流供电和接受传感器前置放第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ’ 高炉炉顶大型齿轮箱监测诊断系统 董英斌 ” 高立新 ‘， 孙勤刚 ” 北京工业大学计算机学 院 ， 北京 武汉钢 铁 集 团 公司炼铁厂 ， 武汉 吕卫 阳 ’ 北京科技大学机械工程学院 ， 北京 摘 要 介绍 了武钢 炼铁 厂 ‘ 高炉罐式炉顶齿轮箱 监 测诊 断系统 该系统通过 安装振动传感 器和 共振解 调 装 置 ， 对 电流 、 氮 气和 水 的压 力 、 流 量 、 温度等参数进行综合监 测 ， 达 到故 障诊 断 和 支持 维修 决策 的 目的 关键词 设备诊断 在线监 测 齿轮箱 计 算机 分 类号 目前 ， 炼铁 厂 高炉 的炉 顶 布料 普遍 采用 无 料 钟 炉 顶连续布 料 方 式 ， 为 了保护 传 动 变速 系 统 ， 采用水冷和 增 压 氮气 密 封 方 式 在 生 产 过 程 中 ， 受载荷 、 温度 和 操 作 维 护 等 方 面 的影 响 ， 传 动 齿轮箱 易产 生 齿 轮 、 轴 承 的损 坏 和 螺栓断裂 等故 障 ， 造成 电机 负荷 过 重 ， 电流 过 高而 迫 使 高 炉休风 ， 严 重影 响生产 由于 这 些 故 障的渐变性 和 随机性 ， 仅靠 目前 的 电流 、 氮 气 、 水 及 人 工 监 测 ， 很难将事故制止在萌芽状态【 尸十 公 一 系统构成 水冷传动齿轮箱 是罐 式炉 顶 的心脏 设备 见 图 该设备 是 引进 卢 森堡 公 司 年代 的 产 品 其布料 方 式 灵 活 ，利 于 高压 操作 ，维 护 和 检 修方便 ， 齿轮箱 的寿命 为一 代炉 龄 年左 右 投 产 年 后 于 年 月起 该 设 备 偶 尔 出现 旋 转 电机 电流 波动 现象 ， 在 某一 转 角 范 围 内电流 偏高 ， 间或 出现 动 力 开 关 跳 闸 ， 影 响 高炉 正 常 生 产 为此 ， 采用 设 备状态 监 测 和 诊 断 技 术 ， 通 过 安装振动 传 感 器 和 共 振解 调 装 置 ， 对 电流 、 氮气 和 水 的压 力 、 流 量 、 温度等参数进行 综合 监 测 和 分 析 ， 达到 设 备 状态 监 测 、 趋势 分 析 、 故 障诊 断 和 支持维修决策 的 目的 系统硬件构成 系统硬件工 作 原理 见 图 整 个系统 硬件 可 分为 个部分 信号 测 取 使振动 信 号 变 为 经 过 放大 的 电信号 监 测 点说 明见 表 中心喉 口 倾动齿轮箱 图 水冷传动齿轮箱总 图 啥 肠 一 ， 卯 一 一 收稿 董英斌 男 ， 岁 ， 教授 提 取 冲击脉冲信号 根据 解 调 原 理 ， 提取 钡 点振动 的高频成 分加 以放大和检波 ， 以得到 反 映 轴 承 和 齿 轮故 障 的冲击 脉冲信 号 信 号采集 信号经抗频率混 叠滤波 ， 程控 放 大 至 了 转换 ， 为保证 采样 的灵 活 性 ， 上 述切 换 、 滤波及 放大均应 用程序控制 ， 采 样数 据 存储 在 硬盘 上 信 号监 测和 分 析 振动 信号被采集后 ， 实 现 常规监测 和 初级报警并在计 算机 中进行 处 理和 分 析 考 虑 高炉 炉顶 温度较 高 、 灰 尘 大 、 煤气腐蚀 等 因 素 ， 所有器 件尽 可 能安装在高炉 主控室 内 ， 现场信号进主控室 内均采用安全防爆 栅祸合 为了增强信号长距离传输时的抗干扰能 力 ， 减少传输时线损造成 的信号衰减 ， 传感器采 用 公司 内置前置放大器的加速度计 ， 由振动 和解调检测仪提供恒流供 电和接受传感器前置放 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．03．024