大型铸造起重机在线监测系统的研究

摘要

随着现代大型生产设备的大型化、连续化、高速化和自动化的不断发展，设备的在线监测技术越来越受到重视。在我国的钢铁企业中，起重机是钢铁企业中必不可少的生产设备，尤其是高成本的大型铸造起重机，其工作状况与生产能力对整个生产线的影响十分重大。对大型起重机进行在线监测，一方面保证生产工作的安全性，另一方面也提高了企业的经济效益。
　　 本文基于传感器技术和信号处理技术的研究，以武钢第三炼钢厂450t大型铸造起重机为研究对象，开发了大型铸造起重机在线监测系统。本文以起重机的温度、速度和振动信号作为监测对象，对信号进行采集和分析。基于武钢三炼钢厂450t铸造起重机的工作特点，详细分析起重机的起升机构，通过对起升机构浮动轴和卷筒进行研究，设计轴断监测系统。
　　 论文主要工作有：轴断监测系统设计方面，分析轴断监测系统的硬件组成，根据实际采集方式和安装环境，设计采集电路并进行采集流程分析。根据起升机构的结构特点，针对浮动轴断裂故障，建立浮动轴受力模型，对起重机启动、工作和急停的三种工况进行算法分析，形成SNE(Start，Normal Work，Emergency Stop)轴断监测策略。
　　 轴断监测系统采用PC/104嵌入式系统，选择Open Watcom作为编译器，编译形成基于SNE策略的DOS环境下的执行程序。该程序对采集模块获取的浮动轴和卷筒速度信号进行分析处理，不论是执行速度还是响应时间都是非常理想的。整个系统运行稳定，同时轴断程序设计使判断更为精确，大大降低误报警的几率。
　　 另一方面，除了浮动轴的速度信号，本文还对浮动轴的振动信号，电机、轴承的温度信号进行分析，根据采集信号类型和被测零件的工作环境选择合适的传感器。为了使整个系统数据采集更加方便，采用NI公司的多功能采集卡，将起重机的温度、速度和振动信号传到PC机。应用LABVIEW软件强大的信号处理和分析能力，设计振动、速度和温度状态监测程序，对信号进行在线分析和状态显示，实现状态监测功能。
　　 本文以武钢三炼钢厂的450t铸造起重机为对象，设计的监测系统已经运行工作，实践证明，该系统运行可靠，操作简单方便，具有较高的实用价值。