i4.0技术用于钢铁厂真空循环脱气液压系统

李建军

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂，山西太原 030003）

0 引言

RH（Ruhrstahl&Heraeus，真空循环脱气）处理装置是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。其钢包顶升液压系统的正常使用直接影响钢水处理的能力、周期，特别是钢水的洁净度。随着互联网+以及i4.0的逐步推广使用，通过对设备进行少量的进，安装一套在线状态监测系统，将i4.0技术应用于RH主顶升液压系统，实现系统实时监测及远程虚拟诊断。

1 方案组成及功能特点

从系统结构来讲，在线状态监测系统由传感器系统、数据收集系统、用户界面系统、数据分析系统等组成。由于每个液压系统都有不同的组成部件，所以在线状态监测系统的具体元件组成也各不相同。从框架来看，在线状态监测系统由远程状态监测和虚拟现实诊断2部分组成。

1.1 远程状态监测

远程状态监测主要包含液压系统状态监测和机器状态监测，其具体监测内容如表1所示。系统采用模块化配置，在使用过程中可进一步优化及完善。

表1 远程状态监测的具体监测内容

通过预先安装的传感器和数据采集装置对液压系统进行24 h不间断监测，实现以下功能：淤实时监测液压系统和整个机器的基本状态；于为进行整个机器的能源消耗分析提供原始数据；盂为进行机器设备的工业产量分析提供原始数据；榆确保所有监测数据的可靠性、可追溯性；虞将点检拓展到不易测量的位置，降低工作强度；愚在任意电脑或智能终端，直接通过浏览器访问管理界面，直观反映系统的整体状态；舆第一时间发送报警信息至直接负责人。在线监测与传统点检手段的对比如表2所示。

表2 线监测与传统点检手段的不同

1.2 虚拟现实诊断

虚拟现实诊断主要包含远程专家系统和系统健康度监测，以远程状态监测获得的原始数据作为基础，通过预先编定的故障判断逻辑和虚拟现实系统，可打破空间的限制，实现以下功能：淤在液压系统出现故障时提供互动式故障诊断技术，从而能快速定位故障点，并协助客户排除故障，降低非计划停机风险；于全方位评估系统状况，预测关键元件的使用寿命，缩短意外停机时间，提高机器设备使用率；盂结合机器设备的使用状态，给出合理化的维护保养和升级改造计划；榆结合机器设备的能耗和产量情况，给出进一步优化的建议和意见；虞通过交互式故障诊断服务，创建一个现场实时信息的共享平台，用户可随时与富有经验的专家连线，双方同时观察故障现象，共同处理。

2 方案实施

2.1 设备改进及监测

在现有液压系统基础上增加部分传感器（为压力传感器），传感器信号连通至数据采集控制器，再通过3G/4G路由器实现数据远传（表3）：增加的传感器为压力传感器，报告发送方式状态报告，正常状态时推送频率为随时查询，报警时推送频率为即时。

2.2 用户界面

该用户界面基于网页技术，用户可随时通过电脑、平板、智能手机等终端，使用浏览器进行访问，无需下载/安装相应的程序。同时该系统支持多用户使用，随时随地查看系统运行状态及报警信息，并通过云服务器，远程与有经验的专家交流，无需在现场操作室查看画面。

表3 在线状态监测系统初期的功能

2.3 应用实例

将定期的设备点检用远程状态监测替代，通过传感器24 h不间断收集相关的机器状态信息，同时通过数据挖掘分析技术、人工智能技术预测核心元件和目标机器的健康状态，并用该监测结果来指导后续工作，如现场调整、维修故障件、更换备件、系统升级改造等维护保养工作。

以过滤系统的维护保养为例：使用远程状态监测系统用户界面，点击运行监测寅实时监测可观察整个液压系统的状况。目前过滤器状态为28.1%，表明过滤器滤芯已经堵塞了近30%，如果过滤芯堵塞程度进一步加剧，绿色的状态会变成黄色，负责人会收到微信消息推送，提醒更换该滤芯。

可见，通过远程状态监测系统，可随时了解滤芯状态，根据滤芯的使用状态来合理提报备件计划，避免过度维护或备件积压，同时又避免了欠维护造成的液压系统损坏的风险。

3 结束语

RH真空液压系统是持续不间断运行的，其工艺流程和特点决定了大部分时间液压泵处于待机状态，具体了解其能耗分布，可为系统优化改造、提升整体能源利用率指明方向。与常规和设备维护保养相比，设备在线状态监测系统，可最大程度避免非计划性故障停机次数和时间，以最少的人工投入、最低的备件成本，最大限度提高设备生产率、改善能源消耗。