冶金风机机组节能监测及网络化维修系统的开发.pdf

冶金风机机组节能监测及网络化维修系统的开发术 口易建钢 江汉大学 机电与建筑工程学 院 武汉4 3 0 0 5 6 摘 要 冶金风机机组能耗 大， 易出现故障。针对这一情况 ， 分析 了冶金风机机 组节能调度算法 ． 提 出了机组节能监 测系统 结构和 网络化模型。 在此基础上， 开发 了冶金 风机机组 节能监测及 网络化维修 系统 。 应 用表 明， 该 系统不仅 可以提 高设备作业 率， 降低设备 维修成本 ， 还能促进设备的有效利用， 大大提 高设备 的利 用率 ， 从 而达到节能降耗的 目的。 关键 词 冶 金 风 机 机 组节 能监 测 网 络 化 维 修 中图分类号 T H 7； T F 3 1 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 f 2 0 1 2 0 5 0 0 7 8 0 3 冶 金 风 机 机 组 在 钢 铁 冶 金 企 业 应 用 得 非 常 广 泛 ， 同 时 也 是 生 产 过 程 中 的 能 耗 大 户 ， 据 不 完 全 统 计 ， 各 类 冶 金 风 机 的 耗 电 量 占企 业 全 年 总 耗 电 量 的 2 0 ％ 以 上 。 另 外 ． 由 于 冶 金 风 机 机 组 工 作 在 高 温 、 高 压 、 高 金 属 粉 尘 的 恶 劣 环 境 下 ， 并 且 长 期 高 负 荷 运 行 ， 非 常 容 易 出 现 故 障 。 随 着 我 国对 冶 炼 环 境 综 合 治 理 及 资 源 综 合 利 用 率 要 求 的 不 断 提 高 ．对 冶 金 风 机 机 组 开 展 节 能 监 测 工 作 是 实 现 钢 铁 冶 金 企 业 绿 色 低 碳 生 产 的 重 要 环 节 。 然 而 ，传 统 的 现 场 仪 器 监 测 和 点 检 维 修 机 制 已不 适 应 这 种 复 杂 工 况 大 规 模 机 组 设 备 的 维 修 管 理 工 作 ， 因 此 ， 借 助 于 计 算 机 网 络 技 术 ，对 冶 金 风 机 机 组 节 能 监 测 及 网 络 化 维 修 系 统 开 展 深 入 研 究 ， 对 于 降 低 冶 金 风 机 的 能 耗 。提 高 设 备 使 用 寿 命 和 创 造 好 的 经 济 效 益 有 重 要 的 意 义 。 1 系统设计 当 多 台 冶 金 风 机 组 成 风 机 机 组 联 网 工 作 时 ， 常 会 出 现 一 些 不 合 理 的 运 行 状 况 ． 比如 ， 当 工 作 人 员 设 定 每 台 风 机 工 作 压 力 一 定 时 ，经 常 可 能 出 现 多 台设 备 连 续 运 行 。 而 某 台 风 机 却 不 加 载 的 状 况 ， 也 有 可 能 会 出 现 多 台 风 机 同 时 运 行 ．而 生 产 中一 段 时 间 内无 需 这 样 大 的 送 风 量 ． 造 成 资 源 浪 费 。目前 只 能 依 靠 人 工 操 作 控 制 风 机 起 停 ．但 是 由 于 风 机 机 组 启 动 和 停 止 有 着 严 格 的 控 制 顺 序 ，所 以 工 作 人 员 操 作 不 当 也 会 对 风 机 的 使 用 寿 命 带 来 很 大 影 响 。为 了 提 高 轻 载 运 行 时 的 工 作 效 率 ， 企 业 主 要 采 用 变 频 调 节 的 方 法 来 实 现 。 但 是 仅 仅 依 靠 这 一 措 施 还 不 能 完 全 挖 掘 出 冶 金 风 机 机 组 的 节 能 潜 力 ， 还 可 以通 过 以 下 方 法 来 达 到 节 能 的 目 的 合 理 配 置 冶 金 风 机 机 组 中每 台 设 备 的 运 行 使 用 时 间 ，在 保 证 工 艺 条 件 要 求 的 情 况 下 降 低 单 台设 备 的 运 行 使 用 时 间 ； 合 }湖 北省 教育厅科研项 目 编号 D 2 0 1 1 4 5 0 2 武汉 市科技攻 关项 目 编 号 2 0 1 1 5 0 6 9 9 1 8 9 0 9 收稿 日期 2 0 1 1 年 1 1 月 f圆 2 0 1 2 ／ 5 理 设 置 工 作 参 数 ．在 保 证 实 际 用 风 量 的 同 时 尽 可 能 地 设 定 风 机 的排 气 压 力 ， 从 而 降 低 所 消 耗 的 功 率 ； 定 期 对 风 机 进 行 维 修 保 养 ． 发 挥 机 器 的最 佳 性 能 。 为 了 能 有 效 监 测 冶 金 风 机 机 组 的 节 能 情 况 ， 需 要 对 机 组 中 每 台 风 机 不 同部 位 测 点 的 运 行 状 态 进 行 实 时 监 控 ， 包 括 电 压 、 电 流 、 温 度 、 转 速 、 振 动 等 参 数 监 测 。 为 了 便 于 系 统 状 态 的 分 析 判 断 ，有 些 参 数 还 需 要 进 行 一 些 数 学 变 换 ， 如 频 谱 分 析 、 趋 势 分 析 等 。 根 据 这 些 要 求 ， 设 计 了 如 图 1所 示 的 冶 金 风 机 机 组 节 能 及 网 络 化 系 统 ，从 中 可 以 看 出 ， 系 统 的 核 心 模 块 主 要 包 含 三 个 方 面 机 组 节 能 调 度 模 块 ， 机 组 状 态 监 测 模 块 ， 机 组 维 修 管 理 模 块 。 机 组 节 能 调 度 模 块 的 功 能 是 根 据 当 前 生 产 需 求 、 能 够 运 行 的 设 备 台 数 和 风 机 设 备 运 行 能 力 ， 采 用 合 理 的 节 能 调 度 算 法 。 对 风 机 的 运 行 方 式 进 行 控 制 。 机 组 状 态 监 测 模 块 的 功 能 是 通 过 监 测 机 组 中各 个 风 机 的 实 时 电 压 、 电 流 、 温 度 、 转 速 、 振 动 等 参 数 ， 通 过 网 络 传 输 至 车 间 层 ．技 术 人 员 根 据 这 些 信 息 能 及 时 判 断 当 前 机 组 中 各 个 设 备 运 行 是 否 正 常 工 作 。机 组 维 修 管 理 模 块 的 功 能 是 当 机 组 状 态 监 测 中 发 现 故 障 时 ，及 时 生 成 维 修 任 务 单 ． 并 确 定 维 修 时 间 、 维 修 优 先 级 别 、 维 修 负 责 人 等 ． 以 指 导 现 场 维 修 人 员 的有 效 工 作 。 这 些 数 据 同 时 需 存 人 数 据 库 ， 以 备 各 个 模 块 之 间 调 用 和 分 析 。 J生产需求 检查分析 运行 台数 H 运行能力 机 组 节 能 调 函 素 碉 I 维修实施 ▲图 1 系统结构 图 电l 电I 温l 振 流1 压I 度l 动 其 它 机械制造 5 0 卷 第 5 7 3 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 高速电主轴动态特性的有限元分析与振动测试 口赵月娥 陕西工业职业技术学 院 机械工程学院陕西咸阳7 1 2 0 0 0 摘要 根据电主轴 的结构特点 ， 在 A N S Y S软件 中建立电主轴动态特性的有限元模型 ， 对 电主轴进行模态分析 ． 得到 电主轴的前 6阶的振动特性 ， 并计算 出临界转速 。通过振动测试 实验 ， 得到 电主轴在不 同转速下的振动量． 并对采集到的信 号进行相关性与 自振特性的分析。分析结果表明 电主轴的最高工作转速远 离临界转速 ， 能有效避免共振现 象的发 生。 关键词 电主轴模态分析振动测试A N S Y S 中图分 类号 T H1 3 3 ． 2 ； T G 6 5 9 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 2 0 5 0 0 8 0 ～ 0 3 电 主 轴 单 元 是 数 控 机 床 的 核 心 部 件 ，是 高 速 主 轴 单 元 中 的 一 种 理 想 结 构 ，其 性 能 好 坏 在 很 大 程 度 上 决 定 了 整 台 机 床 的 加 工 精 度 和 生 产 效 率 ，对 高 速 电 主 轴 动 态 特 性 的研 究 尤 为 重 要 。 1 电主轴 的结构 与动态特性 的有 限元模型 1 ． 1 电 主 轴 的 结 构 如 图 1所 示 为 高 速 立 式 加 工 中 心 高 速 电 主 轴 的结 构 图 ，该 电 主 轴 的 额 定 功 率 为1 9 ． O k W ，额 定 扭 矩 为 6 8 ． 7 N I n ， 最 高 转 速 可 达2 0 O O O r ／ mi n， 前 后 轴 承 均 采 用 油 气 润 滑 。 1 ． 2 电 主 轴 动 态 特 性 有 限 元 模 型 的 建 立 高 速 电 主 轴 为 中 空 、 多 支 承 的 阶 梯 轴 ， 在 承 受 多 种 收稿 日期 2 0 1 1 年 1 1月 载 荷 时 ， 发 生 非 线 性 弹 性 形 变 ， 因 此 ， 在 建 立 电 主 轴 动 态 有 限 元 模 型 时 ， 需 对 电 主 轴 进 行 简 化 。 电 主 轴 中 的 前 后 轴 承 为 角 接 触 轴 承 ， 可 将 其 简 化 为 只 有 径 向 刚 度 的 弹 性 支 承 ， 即 径 向 的 弹 簧 压 缩 单 元 ，在 ANS YS中 用 C o mb i nl 4弹 簧 一 阻 尼 单 元 来 模 拟 。 电 机 的 转 子 用 等 效 一 ▲图 5机组工作 现场 ▲图 6 机组节能及网络化维修 系统 4结束语 冶 金 风 机 机 组 节 能 监 测 及 网络 化 维 修 技 术 的 研 究 和 应 用 ， 可 解 决 钢 铁 企 业 冶 金 风 机 机 组 能 耗 大 、 易 于 出 现 故 障 的 问 题 。 针 对 现 场 情 况 ， 本 文 分 析 了 冶 金 风 机 机 组 节 能 调 度 算 法 ． 提 出 了 机 组 节 能 监 测 系 统 结 构 和 网 络 化 模 型 ， 在 此 基 础 上 ， 开 发 了 冶 金 风 机 机 组 节 能 监 测 及 网络 化 维 修 系 统 。 应 用 表 明 ， 该 系 统 不 仅 可 以 提 高 设 备 作 业 率 ， 降 低 设 备 维 修 成 本 ， 还 能 促 进 设 备 的 有 效 利 用 ， 大 大 提 高 设 备 的 利 用 率 和 连 续 运 转 率 ， 从 而 达 到 节 201 2 ／5 能 降 耗 的 目 的 。 参 考 文 献 [ 1 ] 中国风机技术 网． 风机产 品的潜在 市场和发展 预测 [ D B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ． c f t n ． c n ／ n e w s ／ c f t n 1 1 8 1 ／ 2 0 1 0 0 1 1 2 1 4 1 5 1 9 6 7 2 28 7． h t ml ，2 01 0． 『 2 ] 王智 堂． 利用变频器调速调节风机风量 和压力 的节 能措施 [ J ] ． 流体传动与控制 ， 2 0 0 7 1 5 6 5 8 ． [ 3 ] 闻邦椿， 武新华， 丁千， 等． 旋转机械非线性 动力 学的理论 与试验 [ M] ． 北京 科学出版社， 2 0 0 4 ． [ 4 ] 陈乐柱． 炼钢转炉 除尘风机的变频调速节能运行 [ J ] ． 冶金 能源 ， 2 0 0 1 3 4 6 4 9 ． [ 5 ] 郑东强 ， 彭担任 ， 何荣经． 对旋式风机性能 的综合分析 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 8 ， 2 9 6 8 9 9 2 ． [ 6 ] 吴益军． 设备检修管理信息化 的实践 [ J ] ． 冶金设备， 2 0 0 7 ， 6 3 6 6 6 9 ． △ 编 辑 小 前 机械制造 5 0卷 第 5 7 3 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m