本文作者：周兆科 單位：山東陽谷景陽岡冷軋薄板有限公司

冶金行業為各行各業的發展提供原材料，其行業本身具有技術性高、工藝復雜的特點，其對于控制系統的各項性能（系統的響應速度、設備可靠性等）也有較高的要求。包括檢測技術、控制技術、執行機構技術以及系統技術的產業自動化技術是冶金工業自動化系統的基礎，其應用狀況直接體現了冶金工業自動化系統所達到的水平。

一、冶金行業的特點分析

冶金行業與其它以電氣及自動化產品為基礎的行業相比較，其技術要求更高，具體表現在其對產品可靠性、耐污染性、耐高溫性、抗干擾性、控制精度等方面都有較高的要求。首先，從產品可靠性要求的角度來看，冶金行業比其他行業的要求更高。例如在冷軋帶鋼的傳動控制系統中，一旦設備出現問題將會造成重大的財產損失甚至人員傷亡。對于熱軋高爐等重要部位，一旦出現事故就有可能造成鐵水溢流，煤氣泄漏等惡性事故。其次，由于鋼鐵企業粉塵較多，并且多是一些導電性粉塵，同時現場溫度極高，因此對于電氣及自動化產品的耐污染性及耐高溫性要求較高。第三，對于電氣及自動化產品要求具有很高的抗干擾性及抗振性，特別是在大型軋鋼系統及電爐的場合，電氣傳動設備本身就會在供電系統內部產生大量的諧波，這些諧波將有可能造成控制設備不能正常運行。第四，鋼鐵企業的傳動系統經常是一些特大容量的設備，并且要求極短的控制響應時間及極高的控制精度。例如1400mm可逆式冷軋雙機的電機容量要在1.5萬kW左右，5500m3高爐電動鼓風機的容量在5.7萬kW左右,2250mm的熱軋帶鋼主軋機電機容量要在1萬kW左右。

二、電氣設備狀態檢測的意義

狀態檢測可定義為一種檢測機器運行特性的技術或過程，通過提取故障特征信號（故障先兆），被檢測特性的變化或趨勢可用于在嚴重故障發生前預知維護需要，或者評估機器的“健康”狀況。狀態檢測利用了整個設備或者設備的某些重要部件的壽命特征，開發應用一些具有特殊用途的設備，并通過數據采集以及數據分析來預測設備狀態發展的趨勢。電氣設備狀態檢測及故障診斷在冶金行業得到了廣泛的應用，有效地進行設備檢測和故障診斷，可減少設備事故率75％，降低設備維修費用25％～50％。此外，檢測與診斷系統還可以使設備避免事故，從而帶來可觀的經濟收益。

三、狀態檢測與故障診斷系統的基本環節

(一)信號采集

設備在線檢測系統是指在設備使用期內連續不斷檢查和判斷設備狀態，預測設備狀態發展趨勢的系統。通常通過設備運行狀態量反映設備運行情況，首先獲取診斷對象的狀態信息，采集電力設備的電壓、電流、頻率、局部放電量以及磁力線密度等信號(包括正常信號和異常信號)。

(二)數據傳送

信號處理系統通常距檢測設備較遠，因為在傳輸過程中易受干擾、易損失及相移難以一致(受環境因素影響較大)，故需先作模數轉換、預處理和壓縮打包，再經路徑傳輸到處理控制中心。

(三)數據處理

對所采集到的數據進行處理和分析，例如讀取特征值，作時域頻域分析、平均處理等，為診斷提供有效的數據。

(四)故障診斷

對處理后數據及歷史數據、判據、規程以及運行經驗等進行分析比較，對設備的狀態及故障部位作出判斷，為采取進一步措施提供依據，必要時提供預警。

四、在線狀態檢測與故障診斷技術

在線狀態檢測及故障診斷系統，是指利用現代傳感器技電氣設備狀態檢測技術在冶金工業的應用分析山東陽谷景陽岡冷軋薄板有限公司　周兆科術、信息技術、計算機技術以及各領域技術，綜合構成的輔助運行系統。電氣設備在線狀態檢測與診斷包括以下基本過程：信號檢測、數據采集、數據處理、診斷。檢測與診斷步驟如下：通過各種傳感器(如光、電、溫度、振動、流量、化學等)檢測出設備的狀態信號，并使其可被傳輸，轉換，采集，處理。然后由數據采集單元采集并存儲于存儲器中。傳送載體可以是電纜或光纜，為了提高其抗干擾能力，多采用光纜或數字信號傳輸。數據采集可以采用三種方式：采集信號波形、采集信號峰值或記錄峰值超過閥值的脈沖。進行數據處理時，主要為抑制干擾，保留或增強有用信號，提煉信號特征。依據所得的特征信號，采用各種診斷方法，如模糊邏輯、人工神經網絡、專家系統等得出診斷結果。電氣設備在線檢測與診斷依靠的主要技術有傳感器技術、數據處理和分析以及網絡通信技術。

（一）先進的傳感器技術是實現在線檢測的重要手段，設備的故障診斷依靠傳感器獲取的盡可能多的準確的狀態量數據。為滿足在線檢測的要求，傳感器技術在不斷進行改進，如光傳感器、氣體傳感器以及溫度傳感器等，他們都可以準確地測量電氣設備的狀態量，并將它轉化成相應的數字信號進行傳輸。為了對輸變電設備絕緣子的鹽密進行在線檢測，相關研究人員已經提出用光傳感器來對絕緣子的污穢程度進行檢測，盡管現在并未得到大范圍推廣，但對電力系統現行的等值鹽密檢測方法卻是一種突破。

（二）對采集到數據進行處理和分析，是在線檢測的又一關鍵步驟。信號的處理和分析是要從現場采集到的大量在噪聲背景下的信息對有用的信息量進行提取，通過對這些信息量與注意值的分析，從而判斷設備是否趨向故障或是已處在故障狀態，根據需要確定是否退出運行。從運行中的電氣設備提取信號，不可避免地會受到現場噪聲環境的影響。為了消除噪聲的影響，除了應用硬件濾波，往往還需要運用許多數字濾波技術，比如目前常用的小波變換濾波技術，它可以有效消除穩態干擾信號，把有用信號提取出來進行分析。隨著新技術的不斷出現，更加有效的數據處理技術必將推陳出新。在對故障的分類方面，大多數的處理思路是尋找某一個或一些特征量來進行模式識別。

（三）電力設備在線檢測技術的發展經歷了單片機檢測到基于DSP技術的檢測，再到基于計算機技術的檢測系統階段，而基于新型總線技術和網絡技術的綜合檢測系統也正在被越來越多的學者認可。目前在線檢測的形式多種多樣，有集中性在線檢測系統，也有分散性在線檢測裝置；在線檢測可以在設備終端進行信號處理后進行傳輸，也可將數據傳輸到服務器后對其集中處理。

五、結語

冶金行業具有工藝復雜，技術要求高的特點，對電氣及自動化技術和產品的要求也頗高。電氣自動化技術的功能與性能日新月異為冶金行業新工藝的發展提供了全新的選擇，發展在線狀態檢測與故障診斷技術，不僅是狀態檢修的需要，也是工業發展的要求。