基于协同检测的冶金企业电气自动化设备故障诊断系统

韩端阳

（河钢集团承钢公司，河北 承德 067001）

冶金工业为各行各业的发展提供了动力。因其行业固有的复杂性和高科技性的特点，故对设备控制系统性能的要求具有着更好的标准。电气自动化技术，即包含协同检测技术、执行机构技术、控制技术和系统技术是冶金工业自动化系统的基础，而协同检测技术对设备的故障诊断直接反映了冶金行业的水平。

1 冶金工业的特点

冶金行业不同于其他行业，它的技术要求标准更高、更严格。如其控制精度、耐高温性、抗干扰性、产品可靠性和耐污染性要求相对较高。比如，在冷轧带钢驱动控制系统中，设备问题往往会造成严重的人员伤亡和财产损失，所以说设备的可靠性非常重要。如果在热轧高炉等关键部件中发生设备故障，可能会发生气体泄漏和铁水溢流等严重事故。钢铁企业中粉尘较多，其中大部分属于导电粉尘，设备温度特别高，故需要耐高温、耐污染的产品。在电炉和大型轧钢系统的情况下，抗干扰的要求则相对较高。电气自动化系统中电驱动设备产生的谐波是影响控制设备正常运行的重要干扰因素。钢铁企业的大多数传动系统都是大容量的设备，要求控制响应速度快、精度高等特性。

2 电气自动化设备状态检测概况

电气自动化设备运行过程中的协同检测技术是一种设备在运行中检测的有效监测方式。通常，为了检测电气自动化设备运行状态和设备故障，系统会采取如下四种环节。

（1）信号采集。设备协同检测系统是在设备在正常使用过程中不断检测和判断设备的运行状态和寿命以及预测设备可能出现的情况系统。一般来说，设备的状态由设备在运行过程中的运行状况来反映。首先，协同检测系统会收集获取设备运行状态的信息，包括设备的电压、电流、频率、局部放电状态和磁力线密度等信息。

（2）数据传输。通常，设备的检测系统与处理信号系统会设置在不同的地方，检测到的信号在传递到处理系统过程中，而在传输过程中受外部环境的影响，易出现信号干扰和耗损的影响。因此，可以对获取的信号信息就行转换、处理和压缩包装等加工，通过传输路径高效的流入到处理系统中心。

（3）数据处理。对采集到并加工传输得到的信息进行解析处理分析，获取诸如特征值、频域分析和平均处理分析等有效诊断数据信息。

（4）故障诊断。对处理后的数据信息，依照历史数据、标准、规则和操作经验等进行分析和比对，判断设备的状态和故障诊断情况，进而采取有效的措施来预防可能出现的情况，防止不必要的故障状态发生。

3 电气自动化控制技术在冶金行业中的作用

信息技术的高速发展和普及，推动着工业技术和电气自动化控制软件的快速提高，冶金工业的电气自动化控制系统技术也越来越发挥着更重要的作用。

针对冶金行业电气自动化控制系统平台独立研发的软件系统，极大的降低了因人工操作出现的故障率。电气自动化在冶金行业的应用，对冶金行业的操作水平、控制质量和运行效率以及生产效率等方面产生了可观的效益。将有些手工操作改为自动操作，一方面可以使设备在稳定的标准下正常运行，另一方面减少了不必要的人为因素的影响，同时也很大程度上降低了人力成本，节约了生产的成本，进而提高其行业的竞争力。

4 协同检测和故障诊断技术系统

协同状态检测与故障诊断系统是由现代传感器技术、信息技术、计算机技术等领域组成的辅助操作系统。

冶金行业的电气自动化设备的协同检测与诊断技术依靠于传感器技术、数据处理与分析以及网络通信技术。

（1）实时协同检测是先进的传感器技术的重要应用体现。为诊断设备故障状态情况需尽可能多的获取设备运行中的状态信息数据。为提高实时检测的及时性和准确性，传感器技术也在不断升级优化，比如光学传感器、温度传感器和气体传感器。这些技术都可以精确的获取电气自动化设备的运行状态，并将获取的信号转化为相应的数字信号进行传输，供处理系统中心处理，分析和诊断。

（2）协同检测的另一个关键是处理和分析采集的数据信息。通过从嘈杂的设备运行中收集到的大量信息，处理和分析数据信息并获取有用的信息。通过对这些信息和注意力值的分析,我们可以判断设备是否会出现故障或处于故障状态,并根据实际情况状态决定设备是否继续运行或保养处理。为了避免运行中设备的噪音对电气自动化设备检测系统造成的干扰，除了设置硬件滤波外，通常还会应用许多数字滤波技术，常见的比如小波变换滤波技术，这种技术可以很好的消除对干扰信号的影响，进而提取有用的信息并进行分析处理诊断设备故障，消除可能造成的影响。近些年来随着智能化、大数据等新技术的迅速发展，应运而生了更加有效的数据处理技术，在应对电气自动化设备故障方面更加有效。

（3）基于协同检测技术，在经单片机DSP技术的发展，再到计算机技术检测系统的优化升级，可以更加有效的诊断电气设备故障。同时，在冶金工业中，协同检测技术对设备故障的诊断越来越受到欢迎。如今，在线检测的技术形式多种多样，比如在线检测系统和分散式在线检测系统设备。它们都是通过将设备收集到的信号接收到加工处理运输，进而转入到处理系统中进行分析、比对，诊断设备故障问题。

5 冶金自动化控制技术的创新与发展

随着中国冶金工业和科学技术的飞速发展，冶金电气自动化技术的应用取得了显著的成效。中国不断引进大量自动化控制技术，进一步提高了冶金生产综合控制水平。在初始资本积累之后，企业专注于投资资金，用于研究和开发从原材料制备到最终产品生产的新技术和新工艺。同时，在冶金企业的生产过程中，引进了一些先进技术，不断开发自动化控制技术，实现适合自身发展的电气自动化设备的功能升级和技术创新。

6 结语

与其他行业相比，冶金行业具有相对复杂的工艺和较高的技术要求，相应的电气产品和自动化技术要求也很高。基于协同检测的电气自动化设备控制系统技术可以实时检测运行过程中设备的运行状态，并诊断设备故障的问题，提前发现和解决，保证设备正常运行，同时也满足冶金行业发展的需要。