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摘要：设备状态预知维修管理是设备维修管理的一项重要内容，它涉及到EAM、DCS、GPS， 以及一些设备检测技术。以下是我对国内外采掘业采掘设备状态检测研究整理的资料，以 供大家参考。 设备状态预知维修管理 吕延斌 设备维修方式最初是事后维修、进而发展到预防维修(PM)和计划维修(MP), 现在随着设备 诊断技术的发展, 正在逐步走向设备状态预知维修。这是现代化大型企业应大力提倡的一 种维修方式。设备状态维修是以设备状态监测为基础, 以设备故障分析、诊断结果为依据, 以设备预知状态为手段而日益成熟的设备维修方式。 近几十年来，人们把系统论、控制论、信息论、可靠性理论摩擦磨损理论和行为科学等与 设备管理的实际相结合，产生了设备综合工程学、日本的"全员管理"(TPM) 等设备管理的 新理论、新模式，使设备管理从传统管理进入了现代管理；把电学、声学、热学、故障物 理理论以及应用化学等基础科学应用到设备状态信息的控制上来，产生了设备状态监测和 故障诊断技术，从而把设备维修方式推进到了预知维修的阶段；把系统论、控制论与现代 优化理论应用到设备的经济、技术的综合管理上业形成了一系列设备的现代管理方法，使 人们从单凭经验进行经测和决策，进入了以定量为主和科学决策。可以预见，随着计算机 管理的深入开展，设备管理必将进入动态管理和优化型综合管理的新阶段。可以认为，现 代科技成时的广泛应用，是提高管理效率和效益取之不尽的源泉。 一. 充分利用现代科技检测手段, 逐步实现设备状态预知维修管理的必要性 现代科技成果和现代化设备管理理论应用的广泛性和深入程度，是衡量设备管理现代化的 主要标志和特点。设备管理较为先进的国家，通常都有一批专家、学者专门从事于现代科 技成果与设备管理相结合， 带动设备管理水平及时跟上现代科技迅猛发展的步伐。 ATB矿设备管理除采用预防性维护保养外, 应进一步探索新的维修体制。 针对系统维修管 理体制暴露出的蔽端，应用现代化设备管理和状态维修的理论和方法，对维修管理体制进 行全面研究，建立起符合ATB特点的维修管理体制。积极推行PM保养，并通过各种各种现代 化的检测手段，预知设备变化情况和对质量产生不良后果的可能性，并在事前采取对策， 确保设备完好和产生的顺利进行。使ATB矿形成一个设备现场安全预控体系，让固定设备、 移动设备现场运行的各个环节处于受控状态。 二. 设备诊断方法介绍 随着计算机技术、数字信号处理技术的发展, 设备诊断技术也有了很大的发展, 人们可以 将传感器从机器上获得的信号和图像转化为故障信号的谱分析、数字滤波、时频分析等方 法, 这样就能从图像中获取机械运行状态的信息。借助现代先进的技术手段, 我们可以摆 脱故障诊断靠眼看、耳听、手摸的原始落后方式。 有些大型设备(电铲、钻机、重型卡车等)制造厂家在其设备中, 安装了设备状态检测、监 控、记录装置, 这些装置多用于对设备的发动机、电机、电气设备运行状态的检测, 同时 也能将设备上其它需要监测的信号(如: 温度等(通过专业性传感器接收下来。这样能随时 把设备的各种检测情况(水位、油温、轴承震动、司机的不恰当的操作行为等)实时地记录 下来, 通过电脑收集起来, 以便在维修时参看, 为维修人员提供故障信息及排除故障的指 导功能, 从而采取相应的维护措施。更有甚者, 能使设备状态检测信息, 通过无线通讯实 时地(或通过先从设备上"下载"到便卸式电脑)传给企业信息中心计算机系统(据称: 先进的 GPS设备调度系统就有该功能), 然后由维修管理系统根据设备状态分析后, 自动生成相应 的维修工作单。对于严重的故障(或故障前兆 )立即把车开回车间或派人到现场修理,对于 不过分影响设备运行的"状态事件", 系统自动记录下来, 将处理措施内容加到下次保养工 作单中处理。这样就能准确及时地实现设备状态预知维修。设备状态实时检测状置,还可以 防止采矿部门及其司机因种种理由, 有故障不报的行为。如果我们能充分地将这些在线的 监测手段和离线的检验、诊断手段综合运用起来, 进行分析判断设备的技术状态的动态变 化, 变化趋势, 变化速度, 我们就能做到不必对设备进行分解, 不需对设备停机或只需短 暂停机)检查, 即可对其技术状态作出准确的评定, 进而作出是否修理, 该作哪些(针对性 的)修理, 何时修理最适宜的决策, 打破现在的PM和MP维修方式一统天下的局面, 而再采用 一些更为经济、合理、科学的"设备状态预知维修"制度。 ATB矿主要设备为90年代较为先进的设备, 这些设备上装备有完善的监控、 监测系统, 例 如在小松685E卡车上装有GE公司的"STATEX-III", 它是当今发动机操纵、调速、燃油控制 的车载装置; 在卡特789B卡车上装有"ECM"(Electronic Control Module)电子控制模块、" ARC"(Automatic Retarder Control) 缓行器自动控制系统、 "ECAP"( ElectronicControl Analyzer Programmer)电子控制分析程序装置等。如果用户还想对设 备其它信号进行收集的话, 则只需加装专业性传感器, 与设备上现有的控制系统连接即可 。设备上的这些检测手段无一不是为设备安全、有效、经济地运行而设计的, 我们在选用( 选购)设备时应考虑到装有这类监控、监测装置的设备更为安全可靠, 而不可以为这些装置 昂贵, 就弃之不购(这类装置有的设备制造厂家是将其列入选购件中的)。 现在有些商品EAM软件(如: MAXIMO等), 可把工作单模块连接到预知性维护软件, 使得预知 性维护系统在保警时能自动产生检查工作单; 其Uptimer模块功能按设定条件来监控, 允许 用户和PLC(可编程逻辑控制器)连接, 以便直接从设备和设施抽取状态数据, 以便实现预知 维修。对于固定不动的"生产线设备"(如: ATB矿选煤厂)来说, 搞"在线(ON-LINE)"的实时 监测, 随时监控其运行状态, 从而开展自动润滑管理等状态预知维护, 是非常行之有效的 。但是对于ATB矿的大多数分布广、 而又随时移动着的装载设备来说, 搞设备的随时状态 检测, 并进行状态预知维修, 其难度很大。只能借用无线监控技术来实现。 设备状态预知检测手段看来与EAM联系不大, 笔者写该章节的目的就是想引起有关人士的注 意。设备状态预知维护可以说是设备管理的最高境界, 因为各大设备厂家均在自己的设备 上采用高科技的设备状态检测装置(下面将列举一两个例子)。这些检测装置随时记录下设 备及重要部件的运行状况, 和司机的"误操作"(或不适当操作)的行为; 对一些设备故障能 以代码的形式显示在车载显示屏上, 以及时提示操作者。目前, 德兴铜矿采用带有该技术 的设备后, 定期(如: 每周)由设备管理技术员到各设备上, 从车载检测装置中将设备运行 检测信息"下载(DOWN-LOAD)"到便卸式电脑中(即: PTU - PORTABLE TEST UNIT),并用专用 的统计分析软件进行分析, 然后向设备主管理提交一份设备状况报告 ; 设备主管根据该报 告发出设备维修(或报养)工作命令。 1. 电铲诊断系统: 美国哈尼施菲格(P&H)采矿设备公司生产了一种"图形用户接口"装置, 该装置能使P&H电铲 操作者迅速检查和诊断该设备运行状况信息。此图形用户接口为一彩色图表触屏装置, 该 装置可使电铲操作者灵活地监测设备使用情况, 确定润滑系统、 提升推压系统和大臂摆动 系统。碰到故障时会发出信号、做记录, 并对某个故障提供诊断屏幕; 同时显示提升制动 、推压制动、大臂千斤顶和设备操作方式等设备的功能情况。 编程信息显示器为标出和存储事项信息可显示4条达80个字符自动上卷的正文。此图形用户 接口已应用在新型P&H 4100A和2800XPB电铲上。第一个接口安装在操作工操作处, 提供设 备状况、控制润滑及限位开关设定方面的信息。 第二个接口安装在控制室, 显示了每个PLC输入和输出。 利用地址改变颜色表示二进制状 况, 同时用整数或浮点表示模拟状况。 当出现故障时, 图形用户接口按打上日期的美国信息交换标准码的格式把故障记录在硬盘 上。触动故障描述符即可从显示屏上获得故障的详细说明, 说明包括安全问题、故障寻找 信息、示意参考和图表。 在BE电铲上也有相应动态监测系统, 它可以记录设备的运行小时、故障原因代码及故障时 间、司机误操作跟踪监视。 2. 德莱赛(DRESSER)公司卡车诊断系统介绍 (1)控制系统: — 通过激活接触器(CONTRACTOR) P1, P2(如果安装的话), MF, GF和GFR, 建立推进电路(P ROPULSION CIRCUIT)来给轮马达供电。 — 通过为扩充范围激活接触器(CONTRACTOR) MF, GF, GFR, RP1, RP2, RP3, RP4, RP5,( 和可选的RP6, RP7, RP8, RP9), 在轮马达电路上动态制动, 连接( GRID) 电阻栅RG1和RG2 , 按顺序激活RP3～RP9接触器。 — 提供电流限制控制, 以便特有的速率在牵引及动态减速时能得到保持。 — 自动速度调节功能提供在下长坡时的缓速控制; — 提供两个超速限制控制(空驶时用高一点的限速); — 提供交流发电机三次谐波绕组保护和轮马达过流保护; — 提供必要的操作限制, 如: 系统故障被检测到时的卡车就"熄火", 一些故障或"事件"将 使相应的指示灯亮, 所有的故障或"事件"均被记录下来, 以便将来技术人员查询; — 在显示面板上用两位数字(主代码下还有子代码)给卡车操作/维护技术人员, 显示可能 存在的故障和其它发生的"事件"; — 提供自动或手工自我测试来检查故障(以帮助维修人员工作); — 提供包括终身(LIFETIME)、季度、月度、天统计数据在内的历史日志, 并可以用"膝上" 电脑存取这些日志, 以便在确定设备使用和维护计划时, 提供一个有价值的帮助。 (2)便携式测试装置(PTU): PTU是一种专门用于检测DRESSER设备的笔记本电脑(内置可充电电池; 可装许多软件包; 60MB硬盘; 5MB扩充内存; VGA图形兼容显示屏; 自动电压调节)。 该电脑中装有卡车诊断 及数据分析程序, 可通过通讯电缆与设备的车载的控制柜中显示面板装置的"A" 端口(具有 两位数字00～99显示的仪器)相连接, 并启动电脑进入"GE OHV STATEX III系统菜单, 从而 进行设备的测试与分析工作。 (3)主菜单功能介绍: ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ GE OHV STATEX III MENU ┃ ┃ (GE OHV III型系统菜单) ┃ ┃ ┃ ┃ QUIT MUNU TRUCK SETUP(CFG) ┃ ┃ (退出菜单) (卡车配置) ┃ ┃ PTU TALK TO TRUCK SELECT TRUCK SETUP ┃ ┃ (PTU与卡车对话) (选择卡车安装配置) ┃ ┃ VIEW PTU SAVED FILES UPDATE CFG VERSION ┃ ┃ (查阅PTU储存文件) (更新配置版本) ┃ ┃ LIST STAT DATA FILES CHANGE PTU PASSWORD ┃ ┃ (列示统计数据文件) (改变PTU密码) ┃ ┃ ┃ ┃ EXIT TO PC ROOT DIRECTORY ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 该菜单采用上下拉式菜单。下面简要介绍该菜单上的各功能: ①退出菜单: 当不使用该菜单时, 退出GE OHV时用。 ②PTU与卡车对话: 该选择允许用户读取卡车的仪表读数; 测试卡车部件; 收集卡车 信息; 诊断可能出现的卡车系统错误。 该对话分为正常操作、特种操作、特种操作(发动机停止)、PTU缩写等。 其中特种操作 ③查询PTU储存文件: 该功能可以列出卡车各种储存文件的信息(用F2功能键保存的)。 ④列示统计数据文件: 该功能可以列出已存在于卡车中的统计数据文件清单。 ⑤卡车配置: 该功能可以查看或修改卡车配置程序的某些配置。 — 可用光标选择一个卡车的配置(需提供配置文件名): 列出一组DOS形式的卡车配置文件, 各文件包括文件名、卡车编号、文件建立日期及时间、相对应的GE文件名。注意: 可以按以上各项目的顺序列出各配置文件, 也可以用DEL键来删除光标所在的文件。 — 查看卡车配置屏幕、数据曲线(CURVES)屏幕: 可查看的项目有卡车编号、 卡车型号、 卡车的基本信息; 为描述清楚特举例如下(某卡车配置): TRUCK ID: 830E 2200hp TRUCK_MODEL: HAULPAK 830E 240 TON DETROIT DIESEL ENGINE 2200 GROSS HORSEPOWER 5GE787FS4 WHEELMOTOR 2036 TRACTION HORSEPOWER 26.625: 1 GEAR RATIO 1900 RPM FULL LOAD SPEED 40 X 57 TIRE SIZE 68.4 ROLLING RADIUS 5GTA26E1 ALTERNATOR 3000 AMPS PROPEL CURRENT LIMIT 2000 VOLTS PROPEL VARI-VOLT LIM ALTERNATOR TEMPERATURE CALC 3 STEPS EXTENDED RANGE 18 GRIDS, FORCED AIR COOLING 1390 AMPS RETARD CURRENT LIMIT 240 TON 41H141542 RETARD TORQUE VSRPM 41H142535 ALTERNATOR XXXXXXXXX SPEED TAPER CURVE VOLTS VS AMPS 41A253241G1 GRID EQUIPMENT LIST 41H142534 TORQUE VS RPM 41A253273G4 EXTENDED RANGE 41H142521r2 FIELD FUNCTION EQUIPMENT LIST 41H142537 TORQUE VS AMPS 1=17.1 EXT RANGE 2=14.0 PICK_UPS 41H142536 LOAD BOX EFFICIENCY 3=10.0 (mps) XXXXXXXXX POWER REFERENCE FUNCTION MINE DOS FILENAME: CANANEA.001 DETROIT DIESEL DDEC CURVE OEM DOS FILENAME: X70830EA.992 GE DOS FILENAME: X007011a.692 GE VERSION: 7.751