现代化造纸机械设备的应用,一方面大大促进了造纸生产的发展,另一方面也潜伏着一个很大的危机,即一旦发生故障所造成的直接和间接的损失将是十分严重的。
现代造纸机械监诊学的宗旨就是运用当代科技的新成就发现设备的隐患, 以期对设备事故防患于未然,具体说它是通过获得造纸机械设备在静止或运行中的状态信息,并参考设备过去的运行经历,来获得设备的实时状况,并推断未来的趋势,从而确定必要的维修策略。
国内发展经历了4个阶段:
— 引进消化阶段(80年代中后期);
— 自行开发、应用在线监测与故障诊断技术装置阶段(90年代初中期);
— 研制出与国际接轨的大型设备状态监测与故障诊断系统(90年代中后期);
— 具有智能化特征的远程通讯及网络化监测诊断系统(当前)
目前,国内检测技术的研究主要集中在以下几个方面:
1)传感器技术研究:传感技术是反应设备状态参数的仪表技术。国内先后开发了各种类型的传感器,如电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度传感器等;最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。
2)关于信号分析与处理技术的研究:从传统的谱分析、时序分析和是与分析,开始引入了一些先进的信号分析手段,如快速傅立叶变换器,Winger谱分析和小波变换等。这类方法的引入弥补了传统分析方法的不足。
3)关于人工智能和专家系统的研究:这方面的研究已成为诊断技术的发展主流,目前已有“日程机械故障诊断专家系统”,但这一技术在工程方面的研究尚未达到人们所期望的水平。
4)关于神经网络的研究:比如旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得到了应用,取得了满意的效果。
5)关于诊断系统的开发与研究:从单机巡检与诊断到上下位机式的主从机结构,直至以网络为基础的分布式系统的结构越来越复杂,实时性越来越高。
6)专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发。
现代造纸装备的连续、高速、复杂、大型、自动化程度高等特点决定了状态监测与故障诊断技术系统具有重大价值,使得故障诊断技术越来越重要。
为了切实保障造纸设备的可靠性、安全性和有效性,迫切需要建立一个监控系统来监督设备的运行状态,实时检测系统变化和故障信息,采取有效的措施,以防止重大事故的发生,最大限度的提高机械的使用效率。
造纸机械故障诊断技术对确保机械设备的安全、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要作用。
造纸设备状态监测,是指用人工或专用的仪器工具,按照规定的监测点(设备及部位)进行间断或连续的(周期)监测,掌握设备运行所处于的状态(状态识别),有压力、流量、温度、振动与噪声等等。
造纸设备诊断,是指在设备运行中或基本不拆卸的情况下,根据设备的运行技术状态,判断故障的部位和原因,并预测设备今后的技术状态变化。
现代造纸机械监诊的根本目的就是要保证造纸设备的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行,主要为:
— 对造纸设备运行中各种异常状态做出及时、正确、有效的判断,预防和消除故障,或者将故障的危害性降低到最低程度;
— 对设备运行进行必要的指导,确保运行的安全性、稳定性和经济性;
— 通过状态监测,为提高设备性能而进行的技术改造及优化运行参数提供数据和信息。
现代造纸机械监诊学研究的内容主要包括以下三个环节:
1)特征信号的采集:这一过程属于准备阶段,主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值,如速度、湿度、噪音、压力、流量等。
现在信号的采集主要用传感器,在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术,目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。国内传感器类型:电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等;
2)信号的提取与处理:从采集到的信号中提取与设备故障有关的特征信息,与正常信息只进行对比,这一步就可以称之为状态检测。
目前,小波分析在这方面得到广泛应用,尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中。
基于相空间重构的GMD数据处理方法也刚刚开始研究,此方法对处理一些复杂机械的非线性振动,从而进一步预测故障的发展趋势非常有效。
3)判断故障种类:从上一步的结果中运用各种经验和知识,对设备的状态进行识别,进而做出维修决策。
这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术,探讨多传感器优化配置问题,发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。
造纸机械设备在劣化进程中, 基本遵循以下规律。
Ⅰ期:称为磨合期:指的是新设备设计、装配后的跑合阶段, 这个阶段故障率较高。故障率与零部件的设计、制造、装配质量关系密切。一般设备的劣化曲线不包括这一期。
Ⅱ期:正常使用期:指的是机器在经过第Ⅰ期后, 已经处于稳定状态, 进入正常使用阶段。这个阶段故障率显然较低。
Ⅲ期:耗损期:指机器由于磨损疲劳等原因已处于生命中的老年阶段,其故障率逐渐升高。
通过对机器进行必要的测量和诊断,可以及时发现设备在某一阶段处在哪一期, 避免设备提前进入耗损期或发生故障。
诊断一词来源于中医学中的望、闻、问、切, 辨证施治八字诀,而这几个字也充分体现了设备故障诊断的全过程。
机械故障诊断基本过程和原理:
在机械设备运行的劣化进程中,会产生大量的有用的诊断信息,我们把这些诊断信息所产生的信号用适当的传感器转化为电信号,再对所采集来的电信号进行处理、提取其特征,从而进行故障诊断。
故障诊断技术的实质工作和核心目标是:
1) 掌握设备的运行状态;
2) 确定设备运行正常与否;
3) 预测设备的可靠性;
4) 预测设备能安全运行的时间;
5) 发现早期故障;
6) 预测故障的发生、发展趋势。
现代造纸机械监诊学的工作原理:
在设备监测和故障诊断技术中,异常及故障的表现叫做征兆,征兆的特点叫模式。
要将故障征兆进行分类(如振动、噪声、变形、