一、钢铁行业设备特点

钢铁行业设备运行环境极为恶劣，在生产过程中会面临高温、高压、潮湿、粉尘以及腐蚀性气体等多种不利因素。例如，高炉内部温度可高达数千摄氏度，在这样的高温环境下，设备材料的性能会逐渐劣化，零部件的强度和韧性下降，容易出现变形、开裂等问题。同时，钢铁生产中的各类设备往往体积庞大且结构高度集成化，像大型高炉、转炉、连铸机等设备，内部包含着数以万计的零部件和复杂的子系统，各个部件之间相互关联、相互影响，任何一个微小的故障都可能引发连锁反应，导致整个设备乃至生产流程的瘫痪，这无疑给设备的维护和监测工作带来了巨大的挑战。此外，钢铁生产具有极强的连续性，生产一旦中断，不仅会造成巨大的经济损失，还可能因设备的突然冷却、凝固等原因导致设备损坏加剧，维修成本大幅上升，因此对设备进行实时可靠监测以保障生产连续性至关重要，而且钢铁行业也是能耗大户，关键设备的能耗在生产成本中占比可观，通过监测设备运行状态来优化能耗意义重大。

二、钢铁行业设备种类

钢铁行业设备种类繁多，涵盖了炼铁、炼钢、连铸、轧钢等多个环节。具体如下：

在炼铁环节，高炉作为核心设备，其炉基、炉底、炉墙等结构稳固性直接关系到炼铁生产的稳定进行，还有烧结机、球团竖炉，它们将铁矿粉加工成适合高炉使用的烧结矿和球团矿。

炼钢环节中，转炉是关键设备，依靠吹入氧气实现铁水杂质去除和成分调整，电弧炉则利用电能产生的电弧高温熔化废钢进行炼钢，精炼炉如LF精炼炉、AOD精炼炉等多种类型更是对钢水进行深度精炼。

连铸设备中的连铸机，包括钢包回转台、中间罐、结晶器及其振动装置等，能将钢水连续铸成铸坯。

轧钢环节则有加热炉、轧机、精轧机组等众多设备，加热炉将钢坯加热到轧制温度，轧机通过轧辊挤压使钢材成型，精轧机组则保障产品尺寸精度和表面质量。

此外，吊运熔融金属起重机、熔融金属罐体、煤气柜等辅助设备也在钢铁生产过程中发挥着不可替代的作用，它们保障着生产流程的安全和顺畅。

三、监测参数

温度参数是关键监测指标之一，高炉炉墙温度、热风炉温度、转炉烟气温度等温度变化能直观反映设备运行状态和生产过程是否正常，例如高炉炉墙温度异常升高可能暗示炉衬受损。

压力参数方面，高炉炉顶压力、煤气管道压力、液压系统压力等监测可及时发现设备泄漏、堵塞等故障隐患，避免因压力异常导致设备损坏或安全事故。

振动参数不容忽视，设备运行时产生的振动幅值、频率变化能体现机械状态，像轧机、风机、水泵等设备的振动监测可提前发现不平衡、不对中、轴承磨损等故障，防止设备突然损坏。

位移参数关乎设备精准运行，高炉炉体倾斜位移、转炉倾动位移、连铸机结晶器振动位移等位移监测能确保设备正常运行和产品质量。

流量参数监测涵盖冷却水流量、煤气流量、液压油流量等，对保障设备冷却和润滑系统正常运行意义重大，避免因流量不足导致设备过热或磨损加剧。

成分参数监测方面，对煤气中CO、CO₂、H₂等成分监测能反映钢铁生产过程中的化学反应情况，为安全生产提供数据支持，同时对钢水中化学成分监测可确保产品质量符合标准。此外，电流、电压等电气参数以及氧枪升降位置、连铸机拉坯速度等其他参数监测也必不可少，它们全方位保障设备稳定运行。

四、稳态设备无线监测方案及原因与优势

（一）方案介绍

稳态设备采用无线监测方案主要是针对那些运行状态相对稳定、位置分布较为分散且布线困难的钢铁设备，如风机、水泵等。首先，在设备的关键部位安装无线传感器节点，这些节点能够实时采集设备的温度、压力、振动等关键参数。然后，通过无线通信技术，如ZigBee、Wi - Fi、4G/5G等，将采集到的数据传输至附近的无线网关设备。无线网关作为数据汇聚点，对收集到的数据进行初步处理和筛选，再通过有线或无线网络将数据传输至监测中心的服务器。在监测中心，利用专业的数据分析软件对数据进行深度分析，实现设备运行状态的实时监控、故障预警以及健康评估等功能。

（二）选择原因

·设备分布特性：钢铁企业中许多稳态设备分布范围广且位置偏远，如部分厂区内大型的原料场输送设备、厂外的矿业开采辅助设备等，这些设备周边环境复杂，布线工作面临诸多阻碍，无线监测方案无需布线，大大降低安装难度与成本。

·设备运行状态稳定性：稳态设备运行时参数波动较小、相对平稳，无线监测系统可以以稳定周期采集数据，能满足监测需求，即便无线传输偶尔受干扰致数据丢失，也因设备状态稳定而影响小，后续数据能补全设备状态信息。

·灵活性与可扩展性需求：随着钢铁企业生产调整及设备更新，无线监测系统易于灵活调整、扩展，新增设备监测点只需安装无线传感器节点并接入网络，无需大规模布线改造，利于企业根据实际需求及时优化监测系统配置。

（三）优势

·安装便捷性：无需预先铺设大量电缆，无线传感器节点体积小巧，安装方式灵活多样，可采用螺栓固定、磁铁吸附等方式快速安装在设备表面，大大缩短部署时间，减少安装对生产的影响，能及时获取设备运行数据。

·维护简便性：无线监测系统的维护相对简单，无线传感器节点通常具有较低的功耗和较长的使用寿命，在正常使用条件下，无需频繁更换电池或维修。而且，无线通信网络的故障排查相对容易，一旦出现数据传输问题，可通过监测软件快速定位故障节点并进行修复。

·成本效益性：省去布线成本，在大型钢铁企业中，面对众多分布广泛的稳态设备，节省的布线费用相当可观。同时，无线监测系统建设周期短，能快速投入使用，尽早发挥监测作用，降低设备故障风险，减少因故障导致的生产损失，带来显著经济效益。

五、非稳态设备有线监测方案及原因与优势

（一）方案介绍

非稳态设备有线监测方案通常适用于运行状态变化快速且复杂的钢铁设备，如轧机、吐丝机、夹送辊等。首先，根据设备的结构和运行特点，在关键部位安装各类高精度传感器，如高精度振动传感器、压力传感器、温度传感器等，并通过有线方式将传感器与数据采集设备相连。数据采集设备按照设定的高频采样率采集传感器输出的信号，并对采集到的数据进行预处理，如滤波、放大等操作，以提高数据的准确性和可靠性。然后，通过有线通信网络，如工业以太网、光纤通信等，将处理后的数据实时传输至监测中心的服务器。在监测中心，运用先进的数据分析算法和故障诊断模型对数据进行深度挖掘和分析，实现对非稳态设备的实时监测、故障预警和诊断以及性能评估等功能。

（二）选择原因

·数据精度与可靠性要求：非稳态设备运行状态变化迅速且复杂，其产生的振动、压力等信号具有高频、幅值变化大的特点，有线传输能保证数据完整、准确，减少因无线传输干扰导致的数据丢失或失真，为精确监测提供保障。

·实时性需求：如转炉在炼钢过程中，其氧枪系统、倾动机构等部件运行状态的突然变化可能瞬间引发质量或安全事故，有线监测方案数据传输延迟低，能快速将数据传至监测中心，及时分析处理，实现快速响应。

·抗干扰能力需求：钢铁企业内电磁环境复杂，存在众多大型电气设备和强电磁干扰源。有线传输方式具有较好的抗干扰性能，能有效抵御外界电磁干扰，确保监测数据的稳定可靠传输，保障对非稳态设备的持续准确监测。

（三）优势

·数据传输稳定性：有线监测通过物理线路实现数据传输，不受外界电磁干扰、无线信号干扰等影响，数据传输稳定可靠，能确保监测中心实时获取设备准确运行数据，为设备故障预警和诊断提供坚实数据基础。

·高速数据传输能力：有线通信技术可提供高速数据传输通道，满足非稳态设备在运行状态快速变化时产生大量高频数据的实时传输需求，如对高速轧机轧辊轴承振动信号的高频采集与快速传输，保障监测系统能实时捕捉设备细微状态变化。

·便于集成与管理：有线监测系统可与钢铁企业现有有线通信网络和自动化控制系统无缝集成，实现数据共享与协同管理。监测中心能综合利用各类数据，提高设备管理效率，还可借助有线网络实现远程设备控制与调试，增强设备管理灵活性。

六、总结

钢铁行业的关键设备监测对于保障生产安全、提高生产效率、降低维护成本以及实现节能减排等方面发挥着至关重要的作用。在实际应用中，无线监测方案和有线监测方案各有其独特的适用场景和优势。无线监测方案以其安装便捷、灵活性高、维护简便以及成本效益显著等特点，非常适合用于稳态设备的监测，尤其是在设备分布广泛、布线困难的场合，能够快速部署并有效降低监测成本。而对于运行状态复杂多变的非稳态设备，有线监测方案则凭借其数据传输稳定、高速以及抗干扰能力强等优势，能够确保对设备进行高精度、实时性的监测，及时捕捉设备的异常状态并进行预警和诊断。在未来的发展中，随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断进步，钢铁行业设备监测技术也将不断创新和完善。一方面，无线监测技术将朝着低功耗、高传输效率、高精度传感器的方向发展，进一步提升无线监测系统的性能和可靠性；另一方面，有线监测技术将与工业互联网深度融合，实现更加智能化的设备监测和管理。同时，无线与有线监测技术也将在更多场景下实现互补融合，形成更加完善的钢铁行业设备监测体系，为钢铁企业的智能化转型和可持续发展提供有力支撑，助力钢铁行业在全球市场中保持竞争力并在资源利用效率和环境保护等方面取得更好成效。