基于“5G-CPE”设备在线状态监测技术应用

基于“5G-CPE”设备在线状态监测技术应用

蒲胜华

酒泉集团宏兴股份有限公司焦化厂 甘肃嘉峪关 735100

摘要：本文引入5G技术，使用5G-CPE设备，通过数据分析建模，实现焦化厂大型风机、泵类设备状态的在线监测、智能报警、智能诊断、寿命预测、设备健康状态评价，推进焦化厂关键设备预知维修工作，使得设备运行更加经济，有利于提高设备管理经济指标进步。

关键词：5G-CPE；在线监测；预知维修

一、概述

焦化厂煤气鼓风机、干熄焦循环风机等核心设备，先采用振动、温度的检测，传输至工艺控制系统，上位机显示相应数据的实时监测数据和历史曲线数据，高压氨水泵、化产循环泵等重点设备没有相应设备运行检测的测点，设备点检工作仅限于设备点检仪测温、测振，点检的实效性受控于点检人员的技能水平和工作经验，故焦化厂核心设备、重点设备的运行状态不能有效掌握，导致焦化厂设备预知维修工作比较滞后，很难准确判断出设备故障点，近五年设备故障次数每年80次以上，设备影响焦炉生产时间每年68小时以上，严重制约焦化厂各项经济指标进步，不符合集团公司“十四五规划”和“双碳”要求，影响焦化厂绿色化、智能化发展。

二、设备在线状态监测技术应用必要性

随着国家和甘肃省做出“新型基础设施建设”和“三化”改造的战略部署以及云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展，建设基于设备运行数据、算法模型及人工诊断专家提前预知设备故障的在线监测及专家诊断平台，可达到监控故障劣化趋势、将计划维修和临时非计划检修转变成依据实时状态维修，减少非计划停机时间和运维成本的目的。

1.通过设备在线监测及专家诊断平台，可完成设备运行状态数据的采集、清洗、存储、分发、共享等工作，并可通过智能分析模型，对设备状态数据进行分析，从而实现设备状态的在线监测、智能报警、智能诊断、寿命预测、设备健康状态评价等，达到基于设备运行状态的预防性维修管理的目标。

2.对关键设备实施状态监测，可有效降低岗位人员劳动强度，改善岗位人员作业环境，减少人员在危险区域暴露频次，提高本质安全。

3.通过平台的智能诊断分析功能，有助于及时发现早期劣化征兆和隐患并提前预警，达到智能化预知维修的目的。

4.系统强化了设备分类、分级管理，关键重点设备24小时在线监测；

5.系统根据预设周期自动点检获取数据，无需人工干预，实现设备状态数据不落地；

综上所述，对关键重点设备进行在线监测，符合国家法律法规及行业标准的要求，符合企业的经济和社会利益，项目实施是非常必要且迫切的。

三、技术方案

设备状态在线监测平台共分为采集层、平台层、业务层。采集层通过安装在设备上的传感器采集设备运行数据，送入采集站转换后发往EPM存储转发服务器，再通过运行在EPM服务器上的在线服务组件转发给应用系统和时序数据库，同时将波形数据以文件形式进行存储以供算法模型进行计算，最后将计算结果存入应用数据库供业务层调用。

平台具备自动诊断算法模型，可通过对振动、温度数据和波形的自动分析，获得设备运行状态，提前诊断和预判设备劣化趋势，及时发出预警，自动生成诊断结论与检维修建议。

平台通过峭度指标，可以识别出人工或手持振动工具均无法识别出的早期劣化趋势，通过频谱特征分析，可准确定位故障部位或零部件。

平台使用方便，设备管理人员和点检人员可通过手机APP或酒钢骨干网覆盖范围内任意PC终端随时随地查看设备运行情况，并组织检查和维修；当设备运行数据异常时，平台会自动触发报警，并通过短信、邮件以及手机APP方式推送至现场相关设备管理人员。现场工程师可通过软件中的分析工具对设备数据进行追踪回溯，判断当前设备状态，也可通过诊断专家支持实现云端故障诊断，帮助现场确定设备异常原因、部位、损伤严重程度、部件剩余寿命评估等，为运维检修决策提供数据支撑。

传感器配置方式：电机自由端负荷端水平垂直各一个；泵体自由端负荷端水平各一个；液力耦合器轴承包输入端输出端水平各一个；煤气鼓风机输入端水平垂直各一个，输出端水平垂直轴向各一个。

采集站通过使用“5G-CPE”设备，采集数据上传至在线监测系统平台，并可在网络覆盖范围内任意主控室进行集中监控；通过对关键用户、信息化系统开发运维人员进行培训，使其能够掌握设备状态监控、预警判断、故障诊断方法，正确操作和使用系统各项功能，具备现场系统维护能力。

平台中设置有部门、角色、用户、管辖区域等来支持按照不同单位、不同权限、不同区域来对用户进行分级分类管理：

现场设备点检人员，作为设备的责任人，可对自己管辖的设备单独查看和分析，并完成报警确认、诊断分析、检修反馈等业务，也是系统报警信息推送（通过PC及手机APP）的接收者；

中控室/调度室人员，可在平台界面随时查看本厂所有设备报警信息，并及时通知相关设备管理人员或点检人员；

设备管理人员，可通过平台查看所辖区域设备的整体运行情况，也可设置为设备共同责任人来同步接收报警信息推送，并在对信号波形进行专业诊断分析后，组织处理；

厂矿科室管理人员，可以按照管辖范围查看本单位所有或部分设备运行情况以及各类统计报表，对流程业务没有操作权限；

诊断专家，由各单位设备管理方面的技术人员组成，可对信号波形做专业分析，协助设备管理人员确定故障类型、故障部位、检维修建议等。

结束语：

该技术运用符合国家和集团公司智能化相关政策，项目建成后提高设备的智能化水平，实现报警和设备故障信息的发布、设备故障分析和诊断，并为维修决策提供依据，避免非计划停机，降低人员劳动强度和安全风险，符合集团公司提质增效、转型升级需要。

参考文献：

【1】电力设备状态检修技术研究综述[A]. 许婧,王晶,高峰,束洪春.全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集[C]. 2005.

【2】电力设备状态监测与故障诊断[J]. 李宗.甘肃科技纵横.2018(07).