基于可靠性的设备健康数字化智能管控预知系统
一、概况：
针对挤出造粒机机组（以下简称挤压机）设备进行全面状态监测，根据企业工况环境及安全、节约三方面综合考虑，建议客户对挤出机关键设备进行监测：
1、 通过传感器安装实现实时监测。
2、 达到 DCS 过程控制 警与 络化诊断管理。
3、 建立关键设备在线监测体系，实时监控设备冲击脉冲参量状态，及时 警， 防止重大设备事故的发生。
4、 采用先进的监控技术，大程度延长设备的预警时间，从而实现预知维修， 并通过智能的专家诊断，精确诊断故障源。
5、 实现全面的在线监测监测诊断管理与预知维修目的，实现设备数字化、智能化和标准化管理。
二、挤压机监测的难点及应对方法
关键设备：车间挤压机预设测点。
目 标：建立挤压机在线监测系统，实现关键设备 络化状态检测与预知维修管理，并可以与企业DCS系统对接。
软件系统：采用 SPM软件新版本。
硬件系统：采用英特尔（Intell）系统INS10。
传 感 器： 采用双T型传感器SLC144YB-M8。
2.1监测难点
挤压机属于系统运行的关键设备，居于工艺流程的核心位置，单台价值高，对生产环节至关重要，意外出现故障后即造成重大损失的设备，是设备人员重点关注的对象，需保证其安全稳定的运行。
挤压机的工作情况特殊，轴承和齿轮箱转速较低，输出轴一般在200转左右；受进料情况的影响，挤压机所受负载也存在变化，导致转速出现波动；属于低速变载设备。低转速和负载变化情况等复杂工况下，获取有效信 和信 处理难度较大，如果采用常规的振动+温度的监测方法，由于普通振动频谱分析在谱线上存在连续而密集的宽带谱线，故障特征信息往往被背景噪声所掩盖，很难准确的对减速箱的运行状态进行有效的监控和分析。经常出现漏 和误 现象发生。
SPMHD挤压机故障分析技术，不在局限于振动分析技术作为测试手段，不在以常规的基于直角坐标系振幅的高低作为评判的依据，而是建立在一高清的冲击脉冲信 基础上，专门针对轴承的早期故障进行分析，分别以HDm、HDc表示轴承的损伤程度及润滑状态，通过信 处理技术，采取高清保罗技术，针对齿轮箱箱的齿轮信息，模拟齿轮形状，以一种大家都能看懂、看明白的图像化技术呈现，简单、易懂、快速有效。
2.2 SPMHD技术应用
本方案采用SPM特有技术，在针对轴承和齿轮箱尤其是低速变载设备的监测上具有独一无二的优势。
2.3核心诊断分析技术
方法—三参数法（HD冲击脉冲+ HDENV振动+齿轮箱检测技术包），齿轮箱较有效监测方法
● 专利的冲击脉冲高清分析技术SPM HD频谱分析技术、时域波形分析技术；
● 变速变载状况下的彩色频谱分析技术；
● 齿轮箱专用检测技术包：
? 时间同步平均；
? 虚拟转速技术；
? 高清阶比追踪技术。
●高清振动分析技术
? HD振动包络分析技术；
? 带自动征兆的频谱分析，征兆趋势分析；
? 多重频带 警；
? 智能延时 警。
三参数法是西马力建立在多年现场实践基础之上，根据设备实际工作环境的复杂性，上万次实验验证才提出来的，具有革命性的意义。所谓三参数法就是测试的技术参数不是单一的振动测试，而是HDENV振动+HD冲击脉冲+齿轮箱检测技术包联合测试，比单一振动测试效果要好很多，具体表现如下：
★ 测试齿轮箱结构上的滚动轴承故障信 中不会带入齿轮类的冲击信 ，避免了齿轮超强的信 把轴承故障信 淹没；
★ 测试齿轮箱结构，齿轮故障信 中不会带入轴承故障的冲击信 ，避免了是否由于轴承故障引起的担忧；
★ 测试齿轮箱输入端轴承状况，由于超低速，振动不可能起到很好的效果，采用SPMHD技术很好解决低速轴承的诊断问题；
★ 变速变载条件下，对信 的捕捉和取舍很关键，通过专利的高清转频追踪技术，可以很好的将转速的变化和信 紧密结合起来，保证信 分析准确性。
2.4 SPMHD 轴承高清诊断技术
1） SPMHD技术专注滚动轴承的精确诊断，排除无关振动信 干扰，轴承故障的预警期较其他监测方法可提高90~180天。
3） SPMHD 高清时域、频谱技术，让轴承故障一目了然。让故障诊断工作变的简单、快速、准确。
SPMHD 技术能够将期望获得的轴承信 从复杂的背景噪声中区分出来，经提取和增强，从而得到一个清晰的一览无疑的轴承状态信息。采用SPMHD 测量，可获得轴承状态值HDm/HDc、HD 时域波形（SPM Time Signal HD）和HD 频谱（SPM Spectrum HD）
分析人员只要记住下面4种标准时域图形，就可以完成轴承的损坏部位的精准判断.
4） —-用HD 时域波形（SPM Time Signal HD）分析轴承故障根源，通过这样的时域信 ，即使不知道轴承的型 ，也能对轴承做出分析，因为轴承每个部件均有其各自不同的时域特征。
—-通过HD 频谱（SPM Spectrum HD）精确诊断轴承故障，如果我们知道轴承型 和转速，则可以通过冲击脉冲高清频谱（HD 频谱）精确诊断轴承故障，例如下图：高清的冲击脉冲频谱，一看便知是轴承的外圈故障。
4） SPMHD 解决了超低转速的监测难题。
SPMHD冲击脉冲轴承监测技术是状态监测领域革命性的新成就，它突破了转速极限，能测量贯穿1-20000RPM 转速范围的轴承状态。解决了风机变速、超低转速时的监测难题。
2.5高性能的齿轮箱诊断技术包
系统采用圆坐标+时间同步平均技术+虚拟转速技术+ HD高清阶比分析技术对齿轮箱内部齿轮进行有效监控。
1） HD 转频追踪技术Order Tracking
针对设备变速、变载的复杂工况，SPM的HD 转频追踪技术可以有效解决频谱症兆“拖拽”的现象。从而让频谱图的故障征兆更加清晰明了，同时可以得到频谱的真实峰值水平（准确描述故障的能量水平、评估故障劣化程度）。
TSA时间同步平均技术
TSA是齿轮分析有力的工具，它可以将齿轮的啮合频率和边带，齿轮轴的状态清晰表现出来。结合TSA时间同步平均技术和HD OT转频追踪技术能得到更清晰的结果，即使转速变化很大，仍然很清晰，通过引入PT虚拟转速测试技术和圆坐标专利技术，使得齿轮箱每个齿轮和每根轴都可以得到清晰分析结果，
在线监测系统提供高度复杂的振动测量和犀利的频谱分析，即使在信 弱和低能量的情况下，由于加入了增益调整功能，所以具有卓越的信噪比，就算当微弱信 混杂在较强的信 之中（比如在变速箱），也能将其提取并获得可靠的分析结果。同时引入时间同步平均技术和HD高清阶比追踪技术，确保齿轮的啮合信息得到加强，和齿轮啮合无关的信 得到抑制。见下案例：
三、目实施的效果
① 设备运行状态 络化化管理：
实现挤压机在线监测系统的 络化实施监测与管理，采用客户端访问模式。实现测点数据与 警状态与DCS 对接。实现相关各级人员在办公室就能实时的、一目了然的掌握挤压机的运行状态。
② 统一的判断标准：
避免了数据的失真。通过自动采集所有设备测点数据库， 节约了人员巡检的工作，排除了因为认为经验判断存在的误差，采集真实数据；并按系统内置的统一振动标准和轴承寿命标准来做设备故障预警，直接使得设备管理进入的状态化管理层次。
③ 实现预知维修：
提前 3-6 个月预警，减少非计划停机时间。通过精密诊断，使设备故障位置、形成原因一目了然，检修项目确立和设备系统部件的更换具有针对性、方向性，预知性；从而实现有针对性的按状态维修，那里坏了修那里，而不是大拆大卸，延长检修周期，缩短检修时间，提高检修质量，减少备件储备，提高设备的维修管理水平。
④ 故障精密诊断：
通过在线监测，实现关键设备的实时监控管理。该系统通过安装固定传感器采集数据，系统实时监控，设通过频谱分析、专家诊断系统、趋势分析，实现预知维修和故障征兆趋势管理，保证在可控的状态下安排生产。
⑤ 节约成本，减少库存：
对于关键部件提前准备，避免欠修和过剩检修，延长设备使用寿命，避免企业大量不必要的备机备件的库存；减少不必要的大修、项修等费用开支。减少设备维护成本，降低维修人员的劳动强度。 做到设备运行心中有数。
⑥ 企业信企业息化管理水平全面提升：
达到整体 络状态，将关键设备纳入到管理平台之中，设备的健康状况尽在掌握之中。
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