造紙機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王明俊 張俊

摘 要：目前我國大量引進(jìn)高速、寬幅、自動(dòng)化程度高的造紙機(jī)械設(shè)備，但是經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行難免會出現(xiàn)設(shè)備上的各類故障，影響設(shè)備正常運(yùn)行。主要探討了造紙機(jī)械主要故障的診斷，并提出相應(yīng)維修方法，提高造紙機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。

關(guān)鍵詞：造紙機(jī)械；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，造紙行業(yè)發(fā)展也不例外。在造紙行業(yè)生產(chǎn)過程中，會應(yīng)用到許多的機(jī)械，難免會出現(xiàn)機(jī)械故障，這時(shí)應(yīng)及時(shí)的采取措施，選擇正確的方法進(jìn)行維修，以保障造紙機(jī)械能夠正常、安全的運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、現(xiàn)代機(jī)械故障的典型特征

從故障診斷的角度來看，現(xiàn)代機(jī)械故障一般有著下列特征：

1.1因果關(guān)系的復(fù)雜性

隨著現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)自身功能和結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，造成機(jī)械故障的原因也日益復(fù)雜化。機(jī)械系統(tǒng)的癥狀、故障和原因之間經(jīng)常存在著各種各樣的交叉重疊，通常情況下，一個(gè)往往是由于多種原因所致。比如說，液壓執(zhí)行元件速度過慢，其可能的原因包括潤滑不良、執(zhí)行件本身磨損、負(fù)載過大、系統(tǒng)內(nèi)存有泄漏口、調(diào)壓系統(tǒng)故障、導(dǎo)軌誤差過大及調(diào)速系統(tǒng)故障等等。另外，某個(gè)故障源也會引起多種癥狀，某個(gè)癥狀也可能是由于多個(gè)故障源共同作用造成的。

1.2故障點(diǎn)較隱蔽

機(jī)械系統(tǒng)的失靈和損壞通常是由于發(fā)生在深層內(nèi)部的原因引起的，由于大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)拆裝較復(fù)雜繁瑣，通常故障現(xiàn)場也沒有有效的檢測條件，因此故障源判斷起來較為困難。同時(shí)由于能被肉眼直接觀察到的癥狀畢竟有效，再加上諸多不確定因素的影響致使機(jī)械故障分析比較困難。

1.3相關(guān)因素的不確定性

許多機(jī)械系統(tǒng)在日常運(yùn)行過程中容易受到各種各樣的不確定因素的影響而發(fā)生故障，例如機(jī)械周遭環(huán)境溫度的變化，電網(wǎng)電壓的變化、機(jī)械外部環(huán)境污染物的入侵等等。這種不確定性還表現(xiàn)在相關(guān)信號的非線性、不平穩(wěn)性及非高斯分布等。由于這些不確定因素的影響，機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生故障的部位和變化也往往難以確定，致使故障的特征信息不明顯，難以準(zhǔn)確判斷分析機(jī)械故障源所在。

二、振動(dòng)監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷及維修

2.1振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)簡介

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，約有60%以上的機(jī)械設(shè)備故障是由于機(jī)械振動(dòng)造成的，振動(dòng)與機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀況有密切關(guān)聯(lián)。隨著近年來我國造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，大型、復(fù)雜、精細(xì)化的造紙機(jī)械也得到了快速發(fā)展，因此帶來的造紙機(jī)械工程振動(dòng)問題越來越突出，目前許多中高速造紙機(jī)械的日常監(jiān)測和維護(hù)越來越依賴在線振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)。

造紙機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)將采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)利用信號處理技術(shù)對其進(jìn)行分析研究，之后進(jìn)行模式識別，進(jìn)而判斷機(jī)械設(shè)備是否存在異常，找出故障發(fā)生的位置和原因或?qū)收线M(jìn)行預(yù)測。因?yàn)檎駝?dòng)監(jiān)測及其故障診斷方法在保障造紙機(jī)械正常運(yùn)行的同時(shí)，其實(shí)時(shí)性好且易于與造紙機(jī)械設(shè)備配套使用，又降低了設(shè)備維修費(fèi)用從而增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以對該技術(shù)進(jìn)行分析研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2對造紙機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測部位的主要分布

對造紙機(jī)械進(jìn)行狀態(tài)振動(dòng)監(jiān)測和故障診斷主要分為對造紙機(jī)械運(yùn)行性能和造紙機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)等兩方面的檢測診斷。

①運(yùn)行性能監(jiān)測是通過測量振動(dòng)、壓力脈沖、轉(zhuǎn)速及紙張質(zhì)量來進(jìn)行的，其監(jiān)測的主要方面是機(jī)械不同轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備部件對造紙機(jī)在運(yùn)行過程中的影響。測量點(diǎn)與計(jì)算機(jī)監(jiān)測站相連接并對測量信號進(jìn)行同步時(shí)間平均法計(jì)算，被討論的趨勢數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)及應(yīng)用計(jì)算的結(jié)果會被儲存。趨勢數(shù)據(jù)能對頻譜及時(shí)域信號進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，主要用來分析不同參數(shù)的變化幅度。壓區(qū)振動(dòng)、紙張質(zhì)量及流漿箱的壓力波動(dòng)是被監(jiān)測的目標(biāo)。這些被監(jiān)測參數(shù)的變化通過各個(gè)監(jiān)視設(shè)備占有比例的形式反映顯示給監(jiān)測人員。主要的監(jiān)測點(diǎn)位于篩后壓力測量、曬脈沖發(fā)生器、泵脈沖發(fā)生器、管束壓力測量、上漿泵壓力測量、壓區(qū)輥?zhàn)诱駝?dòng)、壓區(qū)輥?zhàn)用}沖發(fā)生器、刮刀加載壓力振動(dòng)、輥?zhàn)诱駝?dòng)、輥?zhàn)用}沖發(fā)生器等處。

②運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測通過以振動(dòng)測量為基礎(chǔ)來監(jiān)測造紙機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過狀態(tài)監(jiān)測，可以在造紙機(jī)械出現(xiàn)機(jī)械故障的早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)并適時(shí)安排維護(hù)修理工作，從而保障了造紙機(jī)的正常運(yùn)行，減少了計(jì)劃外停機(jī)故障的發(fā)生。傳感器及分析站是完成造紙機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的主要設(shè)備。通過對振動(dòng)信號的系統(tǒng)測量，并把測量結(jié)果用于計(jì)算時(shí)域信號、包絡(luò)線和頻譜。

三、油液分析技術(shù)與造紙機(jī)械故障診斷及維修

3.1我國油液分析技術(shù)的應(yīng)用概況

國內(nèi)最早利用油液分析來進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的科學(xué)研究發(fā)生于上世紀(jì)70年代末。廣州機(jī)械科學(xué)研究院于1982年引進(jìn)美國的FOXBORO雙聯(lián)鐵譜分析儀用于對機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測；于1983年再度從美國某公司引進(jìn)了PC-320自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)儀，應(yīng)用于檢測液壓油和潤滑油的污染度；在1984年到1988年通過使用紅外光譜技術(shù)、鐵譜技術(shù)及顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)并結(jié)合掃描電子顯微鏡對東風(fēng)型內(nèi)燃機(jī)車實(shí)施了機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。

3.2油液分析技術(shù)與監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系

機(jī)械所使用的潤滑油可以透露出諸多有關(guān)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息，在機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行的情況下對設(shè)備工作狀況進(jìn)行監(jiān)測，通過分析被測設(shè)備在用潤滑油中的磨損顆粒及性能變化等情況能夠獲知機(jī)械設(shè)備的磨損顆粒狀態(tài)及潤滑狀態(tài)等信息，從而能夠及時(shí)對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況作出判斷并對其故障進(jìn)行預(yù)測，分析出機(jī)械故障的類型、發(fā)生原因及準(zhǔn)備部位，為正確維修設(shè)備提供了有效的參考資料，同時(shí)也能在故障發(fā)生前進(jìn)行適當(dāng)修理，一方面降低了設(shè)備維修成本并減少了誤工時(shí)間，另一方面提高了機(jī)械設(shè)備利用率、其使用壽命和安全性能。

3.3油液分析技術(shù)的內(nèi)容

潤滑油自身性能的分析及潤滑油攜帶磨損顆粒分析是油液分析技術(shù)的兩個(gè)主要方面。具體說來，首先收集機(jī)械設(shè)備的在用潤滑油，通過對潤滑油中的微粒進(jìn)行定性定量分析及對潤滑油性質(zhì)的分析來判斷機(jī)械設(shè)備是否正常運(yùn)行，并作出故障預(yù)報(bào)和診斷。潤滑油油品分析主要是對油品的理化指標(biāo)或者說受污染的程度進(jìn)行分析，主要表現(xiàn)在潤滑油的衰化、添加劑的污染和損耗等。磨損微粒的數(shù)量、微粒化學(xué)成分、微粒尺寸分布及幾何形態(tài)是潤滑油磨損微粒分析的幾個(gè)主要方面。通過該項(xiàng)分析能夠較為準(zhǔn)確的判斷出機(jī)械設(shè)備的磨損類型、程度及位置，從而利于對機(jī)械零部件磨損機(jī)理做進(jìn)一步的探究。

四、結(jié)束語

機(jī)械故障診斷及維修技術(shù)正隨著科技的進(jìn)步，社會的發(fā)展而不斷發(fā)展，其發(fā)展方向呈現(xiàn)智能化和多樣化。國內(nèi)外眾多的實(shí)踐表明，振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)和油液分析技術(shù)是對現(xiàn)代造紙機(jī)械進(jìn)行故障診斷及維修的有效方法。當(dāng)前的造紙機(jī)械正向著越來越大型、高速、復(fù)雜和連續(xù)發(fā)展，對造紙機(jī)械進(jìn)行在線振動(dòng)監(jiān)測為主的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是對機(jī)械進(jìn)行預(yù)知性維護(hù)的發(fā)展必然。同時(shí)，由于我國造紙行業(yè)對油液技術(shù)在診斷和維修現(xiàn)代造紙機(jī)械的研究非常少，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)普遍，但我們要看到油液分析技術(shù)的潛在價(jià)值和研究意義，更加注重對其的分析研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈云海，張輝.振動(dòng)監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展[J].中國造紙學(xué)報(bào)，2013，28（01）：53-61.

[2]張飛超. 造紙機(jī)械旋轉(zhuǎn)件現(xiàn)場動(dòng)平衡技術(shù)的研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2007.

[3]張飛超，張輝.造紙機(jī)械旋轉(zhuǎn)件動(dòng)平衡技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國造紙，2006（11）：54-58.

[4]張輝.造紙機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國造紙，2003（11）：53-56.