高炉鼓风性能管理与智能维护系统

【摘要】鼓风系统是炼铁生产中的关键设备,由于长期运行,容易出现设备性能退化,降低设备的可靠性。加之工业生产现场环境十分恶劣复杂,就更增加了设备发生故障的可能。因此,需要为鼓风系统构建一套性能管理和智能维护系统,对设备性能状态进行评估和预测,指导维护工作,保证鼓风作业安全。本文采用PHM相关技术,结合PLC控制系统,开发构建一套应用于高炉鼓风作业的性能管理和维护系统,评估预测设备及生产性能状况,有效维护设备及生产安全稳定性。该系统具有以下功能：1)状态监测与预测。这一部分是本文的核心内容。程序评估设备运行状态,对关键设备的性能状况进行预测,以及时掌握其性能状态及走势。本文通过OPC组件获取信号数据,应用FFT算法完成信号提取后,利用特征值阈值判断进行状态监测,并引入AR模型进行性能状态预测。系统在现场实际运行中,状态监测模块成功捕捉到动力油路异常,性能预测功能所得出的预测数据也与实际运行数据大体一致。2)冗余容错功能。一方面通过硬件冗余,避免个别PLC和检测仪表的损坏导致控制系统无法运作；另一方面对工艺参数采用双路冗余检测,通过异常判断逻辑强化过程参数检测系统的容错率,预防个别检测设备损坏/误报导致意外生产事故。3)设备维护智能提示功能。搭建近程的Zigbee网络和远程的CDMA通讯线路,系统除了在本地产生对应性能状态提示外,还将通过无线网络,向相关生产负责人发送维护提示消息。本文完成的工作主要是进行该维护系统的硬件架构和软件编程,其中软件开发为主体工作。具体而言有以下几块工作：1)开发性能评估及预测程序软件。主要是进行算法和数据研究,第三章阐述FFT分频算法及其模块设计步骤,第四章阐述了AR预测模型及实现步骤。同时利用C#语言(?)Matlab软件进行程序开发。2)搭建冗余PLC控制系统,提高系统的冗余容错功能,并提供数据源。主要是利用西门子PLC和各式仪表构建起双路检测和控制回路,同时用Wincc和Step7软件进行上下位机编程。3)搭建无线通讯网络,实现远程智能维护。利用zigbee和CDMA网络,搭建通讯通道。
【作者】林杰；
【导师】麻红昭；
【作者基本信息】浙江大学，化学工程，2013，硕士
【关键词】PHM；性能状态监测；FFT；AR预测；鼓风系统；智能维护；

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