1、中国科技期刊数据库 工业 A 176 电气设备状态监测技术在冶金行业的应用分析 刘国松 孙大超 林 健 青岛特殊钢铁有限公司 线材事业部，山东 青岛 266000 摘要：摘要：现代科学技术快速更新换代的今天，不仅为冶金行业的发展创造了大量机遇，而且还提出了更多挑战。这一背景下，冶金行业想要更好的发展，则需要加强对电气设备状态监测技术的应用。基于此，本文通过对冶金行业应用电气设备状态监测技术意义的简单介绍，进而阐述了技术的具体应用，以此为促进冶金行业发展提供支持，以供参考。关键词：关键词：电气设备状态监测技术；冶金行业；传感器技术 中图分类号：中图分类号：TM506 0 引言 冶金行业是现代社会
2、的重要组成部分，能够为其他工业行业的运行与发展提供原材料，行业本身存在很高的技术性，且工业较为繁琐，因而对冶金设备具有较高的要求。为了确保冶金设备各方面性能达到要求，则需要采取科学、合理的方式对冶金设备予以监测，使设备能够稳定运行。其中，电气设备状态监测技术是较为常见的一种，可有效提升冶金设备的运行效果。1 冶金行业电气设备的特殊性 相对于其他行业，冶金行业的电气设备存在明显的特殊性，具体来说，主要体现在下述几个方面：（1）对电气产品可靠性要求较高，冶金是一项非常危险的工作，若出现问题，不仅对人员生命健康造成巨大危害，而且还会导致冶金企业出现严重的财产损失。所以，冶金行业电气设备运行时，需要较
3、高的可靠性，确保设备运行时不会出现铁水溢流、煤气泄漏等问题，对工作人员的生命健康及冶金工作的顺利进行打下良好基础。（2）冶金生产活动当中，通常会产生大量的粉尘，且粉尘具有较好的导电性，加之生产现场的温度处于较高的水平，将会增加电气设备出现短路问题的风险，若分成大量聚集在开关处，还会导致电气开关接触不良。同时，粉尘可以堵塞设备的通风道、机壳散热孔造成堵塞，影响设备的散热功能，使设备内部温度显著提升，大大降低设备的使用寿命。（3）电气设备应具备较强的抗干扰性与抗震性，尤其是在电路或大型轧钢系统更是如此。这是因为电气设备传动系统运行时，将会产生一定的谐波，这些谐波的存在，将会对设备运行造成一定干扰，
4、导致设备无法正常运行，影响冶金生产工作的顺利进行。（4）冶金生产规模通常较为庞大，因而需要采用容量特大的电气设备，且对这些设备的控制精度具有较高的要求，以钢铁冶炼为例，若采用 2500m3的高炉电动鼓风机，其容量应超过 3 万 kW；若采用 5500m3的高炉电动鼓风机，其容量应超过 5.7 万 kW；2250mm 的热轧带钢铸轧机电机容量应超过 1 万 kW 等。由于冶金行业电气设备具有上述诸多特殊性，因而对设备状态监测具有更高的要求。2 冶金行业应用电气设备状态监测技术的意义 现代冶金行业发展过程中，有效对电气设备状态监测技术进行应用，对整个行业发展具有重要意义，具体来说，主要体现在下述三
5、个方面：（1）有利于冶金设备的检查维修。以往检查维修工作中，以应急性维修与主动性维修为主，即冶金设备出现隐患或故障后，才会对其进行检修，由于设备已经发生问题，将会对冶金生产活动的开展造成一定干扰。而应用先进的监测技术后，则可动态对整个冶金设备运行状态予以监测与分析，从而提前判断设备是否出现故障，并提前对设备进行养护，以降低设备出现故障的几率。（2）加强冶金设备运行状态的监测。通过监测技术的应用，可自动对整个系统运行状态进行监测，当设备运行状况出现异常后，可及时将这一问题展示出来，并由专业人员对冶金设备予以调整，确保冶金设备一直处于最佳运行状态，使整个生产工作顺利开展1。（3）提高冶金生产工作的
6、中国科技期刊数据库 工业 A 177 安全性。冶金生产现场环境较为恶劣，其中存在较多的安全隐患，很容易诱发各种生产安全事故，对冶金生产及相关工作人员的生命健康造成危害。而应用监测技术后，则可提前将冶金生产的安全隐患发现出来，有利于安全风险的控制，从而降低冶金生产工作的安全风险。3 冶金行业中电气设备状态监测流程 为了确保电气设备能够安全稳定的运行，冶金行业应采用科学、合理的方式对设备状态进行监测，具体监测流程为：3.1 信号采集 电气设备运行过程中，各方面状态信号通常保持在稳定的状态，而若设备出现异常，对应的信号将会出现波动，通过对波动信号的采集与分析，即可判断设备是否出现故障。所以，电气设备
7、工作时，首先要对信号水平予以采集，以此为设备运行状态的判断提供支持。在信号采集内容方面，主要包括设备的电流值、电压值、部分放电量、磁力线密度、频率等；在采集方法方面，主要有三种方法：信号峰值监测、信号波形监测与阈值地域峰值的脉冲监测等，根据冶金行业电气设备状态监测需求，适当选择一种或多种信号采集方法。3.2 数据处理与传送 采集到电气设备运行信号后，由于其中存在很多干扰信号，加之信号很容易受到环境等因素的影响而出现失真、相移等问题，对后续信号分析造成影响，不利于电气设备状态的监测与判断。因此，对冶金行业电气设备状态进行监测时，通常将监测系统放置到较远的地方。这种情况下，为了将采集到的信号安全、
8、稳定传输给监测系统，则应对采集到的模拟信号予以转换，使其变成碓冰的数字信号，之后通过预处理、信号压缩打包处理后，利用相应的途径，传输给控制系统当中，以此保证待分析数据的真实、准确性。在传输方式方面，依然以光缆或电缆为主，但随着通信技术的快速发展，无线通信的抗干扰能力也越来越强，使得无线通信在电气设备监测中的应用也越来越广泛。3.3 数据处理 待采集到的电气状态信号传输到控制系统后，控制系统对这些信号的适当转换与分析后，通过对时域频域的分析，对特征值的读取，或是进行平均处理，以此分析出设备的运行状态，判断其是否出现故障。数据处理时，一方面，对微弱的信号进行增强，一方面，去除那些与设备状态分析无关
9、的信号，以此降低信号分析的干扰，提升信号分析结果的准确性。最后，将所有有关整合到一起，并存储在数据库内，为后续故障的诊断提供支持。3.4 故障诊断 数据处理后，以此为基础，结合系统内存储的历史数据，通过人工人静网络、模糊算法等方式，对数据予以深层次的分析，以此对电气设备的运行状态进行判断，判断故障类型，明确故障原因与具体位置等，且将判断结果清晰、直观地展示在用户面前，同时还会发出相应的警报，以使工作人员对电气设备故障具有准确的了解，为故障的处理提供帮助。4 电气设备状态监测技术在冶金行业的具体应用 4.1 传感器技术 近年来，传感器技术呈现出迅猛发展的态势，使其性能更加完善，功能更加良好，从而
10、被应用到冶金行业内，其中，常见于冶金设备运行状态与故障的监测。在冶金生产过程中，根据状态或故障监测需求，选取相应的传感器，如温度传感器、压力传感器等，将其固定到冶金设备适当位置处，在冶金设备运行的同时，自动对运行状态数据予以监测，并将采集到的数据传输给中控系统，中控系统通过对这些数据的分析，判断冶金设备是否出现故障与异常，以及时发现冶金设备中出现的异常问题，为冶金设备问题的解决与处理提供支持。目前，逐渐将智能化技术融入到传感器当中，逐渐出现性能更加良好的智能传感器，其更加灵敏，监测结果更加精确，可进一步提升冶金设备监测的准确性。4.2 数据处理技术 现场传感器采集到冶金设备运行数据后，需要对这
11、些数据进行分析，以评估冶金设备的具体情况，则这则需要采用数据处理技术。目前，数据处理技术有很多，每种技术具有不同的特点，其中，硬件滤波及数字滤波技术在电气设备状态监测领域最为常见，该技术可以有效对噪声、干扰信号进行过滤，使得数据集更加精确，从而为冶金设备状态的评估提供更好的支持2。同时，冶金设备状态监测时，还可采用 GERT 技术，即图形评中国科技期刊数据库 工业 A 178 审技术，其可以根据采集数据分析得到的结果，自动构建出相应的图像，以此直观展示出冶金设备的运行状态，若设备出现异常或故障，图像则会出现明显改变，工作人员通过对图像的观察，即可快速发现冶金设备出现的异常与故障，确保冶金设备安
12、全、稳定运行。4.3 网络通信技术 为了使电气设备状态监测过程中的各种数据与指令进行快速的传输，需要采用网络通信技术，其中，主要有两种，一种为有线通信技术，即通过光纤、电缆等材料为物理媒介，对系统内部的信号进行传输，该通信方式的优势为：通信容量高，传输距离远，受到外界干扰较低，无辐射，寿命较长等，但需要在现场铺设大量的线缆，美观性较差，且分路、耦合不灵活等。另一种为无线通信技术，其优势为：造价低，建设周期较短，适应性强，可扩展性良好，且无需在现场铺设大量线缆等。该方式也存在一定缺陷，如传输距离较短，受到环境因素干扰较大等，因而在冶金领域的应用并不是很广泛。但需要注意的是，随着现代科学技术的快速
13、发展，无线通信技术将会更加成熟与完善，因而可以在冶金设备状态监测中发挥出更大的作用。4.4 GPS 技术 近年来，冶金设备状态监测时，还逐渐对 GPS 技术进行了应用，可较为准确的发现冶金设备出现的故障。对于 GPS 技术来说，主要由两部分构成，一部分为SCADA 系统，即数据采集与监视系统，用于对现场设备状态信息的采集，另一部分为监视调控系统，主要对设备状态运行信息进行分析，并根据分析结果，发布相应的调控指令。采用 GPS 技术时，一般为电磁暂态信息，通过对这些信息的全方面分析，以科学地对冶金设备进行调控。相对于其他故障监测设备来说，GPS 技术具备更多优势，如不会出现数据积累问题等，显著提
14、升了数据集的完整性与准确性，使得分析结果更加准确3。此外，将通信技术与 GPS 技术融合使用后，更是在保证设备状态数据准确性的基础上，提高数据的传输速率，以此为冶金设备状态的评估与诊断打下良好基础。4.5 红外诊断技术 对冶金电气设备状态诊断时，也可采用红外诊断技术，即由诊断设备向待诊断设备发出一道红外线，红外线接触到待测设备后，根据待测设备的具体情况，反射回相应的信号，通过对这些信号的分析，即可判断设备被运行状态，通常应用于电气设备绝缘性功能的监测。利用该技术对电气设备进行诊断时，可进行远距离的监测，无需将监测设备与待监测设备接触到一起，无需采集相应样品，也不用对设备进行分解，即可得到较为准
15、确的诊断结果，有利于电气设备故障的判断。当前，红外诊断的仪器设备主要包括红外热像仪、红外热电视与红外测温仪等设备，在这些设备的支持下，为电气设备状态监测提供了重要帮助。但需要注意的是，通过红外诊断技术对冶金电气设备状态进行监测时，很容易受到监测条件、监测环境、监测设备功率等因素的影响而导致监测结果准确度不高。所以，为了提升监测结果的准确性，应设置最佳的监测条件，选择合理的监测设备，并对监测环境进行有效的控制，以更加准确地判断电气设备是否出现故障。4.6 状态诊断技术 现代工业领域内，电气设备状态检测结束有很多，常见的有下述三种：（1）表面温度检测法。通过对电气设备外表温度的检测，并与正常运行时
16、表面温度的对比，以此判断电气设备是否出现故障，常用于电气设备触头与接头的检测。这是因为电气设备出现故障后，在短路等情况的作用下，可使设备内部释放出大量热量，从而导致设备内部与外表温度显著提升。（2）同相比较判别法。主要是在采集到当前电气设备运行数据后，通过与之前运行状态数据的对比，以此判断电气设备是否出现异常。需要注意的是，为了确保检测结果的准确性，在对比过程中，应保证电气设备处于相同条件下，以免受到其他因素的影响而导致检测结果不准确。（3）热分析图谱检测法。近年来，随着科学技术的快速发展，使得热分析图谱检测技术更加成熟与完善，并被广泛应用到现代电气设备的研发与制作当中。通过对热分析图谱技术的
17、应用，可实时对电气设备放热情况进行检测，并绘制出相应的热图谱，通过热图谱变化情况的观察与分析，即可判断电气设备是否出现故障。以变压器检测为例，正常运行时，热图谱虽然也会出现一定变化，但变化幅度非常小，热能集中区域较为稳定，但发生故障后，由于某一区域的热能大量集中，因而会导致热热图谱出现明显变化，且该变化区域即为故障发生处。5 总结 综上所述，现代冶金行业发展过程中，有效对电气中国科技期刊数据库 工业 A 179 设备状态监测技术进行应用，可降低冶金设备故障率，有利于掌握冶金设备的运行状态，提高冶金生产工作的安全性，为整个冶金生产工作的顺利进行具有重要意义。所以，冶金行业应注重对传感器、数据处理、网络通信、GPS 等技术的应用，以加强对冶金设备进行监管，确保冶金设备安全运行。参考文献 1刘海军,黄明刚,刘毅,等.浅议冶金设备在线振动状态监测诊断的技术应用与实践J.中国设备工程,2022,17(02):167-169.2何小林,姜太琼,周斌杰.论电子传感器在冶金设备监测中的应用J.科技风,2019,05(21):168.1李洋.电子传感器在冶金设备监测中的应用J.中国金属通报,2020,11(03):69-70.
