煙草機(jī)械全設(shè)備壽命周期監(jiān)測(cè)實(shí)踐

章軍，舒夢(mèng)，鐘放鴻，林翌臻，張挺

（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310053 ）

1 設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理

故障預(yù)測(cè)與健康管理（Prognostics and Health Management, PHM）是復(fù)雜系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試和狀態(tài)健康監(jiān)控的進(jìn)一步擴(kuò)展，它是從狀態(tài)監(jiān)控向健康管理的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變引入了對(duì)系統(tǒng)未來(lái)可靠性的預(yù)測(cè)能力，借助這種能力識(shí)別和管理故障的發(fā)生、規(guī)劃維修和供應(yīng)保障，能夠顯著降低使用與保障費(fèi)用，提高系統(tǒng)安全性、完好性和任務(wù)成功性，從而以較少的維修投入實(shí)現(xiàn)故障的監(jiān)測(cè)和自主式保障。

設(shè)備全壽命周期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的是PHM的一種形態(tài)，通過(guò)傳感器將設(shè)備不同測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)平臺(tái)，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)地展示在工控機(jī)和云端。操作人員能夠在工控機(jī)上直接看到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)振動(dòng)情況異常時(shí)，工控機(jī)報(bào)警，操作人員將機(jī)器停機(jī)檢修。云端會(huì)記錄設(shè)備各個(gè)時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)，由分析師對(duì)設(shè)備的特征指標(biāo)綜合評(píng)估，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況作出分析，以便隨時(shí)更新報(bào)警策略，提高設(shè)備全壽命周期檢測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警能力。

2 煙草機(jī)械在線監(jiān)測(cè)展示平臺(tái)

通過(guò)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集模塊將煙草機(jī)械不同測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)上傳到FTP服務(wù)器，再經(jīng)FTP服務(wù)器分發(fā)到本地的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，展示到在線平臺(tái)。如圖1為在線展示平臺(tái)邏輯組成。

圖1 在線展示平臺(tái)邏輯組成圖

2.1 煙草機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備

煙草機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備包括卷煙機(jī)和包裝機(jī)，根據(jù)設(shè)備維修供應(yīng)鏈備貨情況，在易耗件、關(guān)鍵件部位設(shè)置相關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。如在包裝機(jī)上選取聯(lián)軸器、煙支第一推進(jìn)器、煙支第二推進(jìn)器、左右車身拼接處、一號(hào)輪后端、五號(hào)輪前端、五號(hào)輪后端、減速機(jī)輸入端、商標(biāo)吸附輪、油液監(jiān)測(cè)等部位設(shè)置；在ZJ112型卷煙機(jī)上選取VE大風(fēng)機(jī)、VE硫化床風(fēng)機(jī)、刀頭、切紙輪、機(jī)械手、接煙輪、Max第二傳動(dòng)箱、Max大風(fēng)機(jī)等部位設(shè)置。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以直觀地獲取到實(shí)時(shí)振動(dòng)情況，當(dāng)振動(dòng)超過(guò)某閾值或達(dá)到預(yù)先配置的預(yù)警策略時(shí)，觸發(fā)振動(dòng)預(yù)警信號(hào)。當(dāng)油液清潔度信號(hào)超過(guò)報(bào)警值，觸發(fā)油液清潔報(bào)警信號(hào)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可以使包裝機(jī)和卷煙機(jī)得到及時(shí)的檢修保養(yǎng)，掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，延長(zhǎng)各部件的壽命周期。

2.2 云端分析系統(tǒng)

故障預(yù)警需要提前在軟件中制定策略，當(dāng)軟件中的信息觸發(fā)了策略中的報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。這些策略是由分析師根據(jù)長(zhǎng)期積累的分析經(jīng)驗(yàn)做出的，設(shè)備的故障振動(dòng)信號(hào)往往存在一定的誤差，因此分析師需要將故障診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)深入地與煙草設(shè)備結(jié)合，對(duì)設(shè)備故障演化機(jī)理理解不斷深入，不斷微調(diào)策略，以提高其預(yù)測(cè)精度。在每次更新時(shí)將最新的報(bào)警策略配置到在線監(jiān)測(cè)展示平臺(tái)。

圖2 云端分析系統(tǒng)的邏輯組成圖

如圖2為云端分析系統(tǒng)的邏輯組成圖。通過(guò)FTP服務(wù)器將振動(dòng)數(shù)據(jù)分發(fā)到云端MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，云端分析系統(tǒng)讀取MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，供分析師查看分析。

圖3 云端分析系統(tǒng)界面

如圖3為云端分析系統(tǒng)界面。以包裝機(jī)為例，該系統(tǒng)可以選擇各時(shí)間段、各設(shè)備測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，展示設(shè)備振動(dòng)的時(shí)域波形、頻域波形、總振動(dòng)RMS的趨勢(shì)等。同時(shí)提供了分析師常用的FFT變換、包絡(luò)譜、高低通、窗函數(shù)等分析工具的封裝。每當(dāng)出現(xiàn)新的故障時(shí)，分析師會(huì)通過(guò)分析系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行回溯，將故障信號(hào)總結(jié)歸納，設(shè)計(jì)到系統(tǒng)更新中，不斷完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)和云端分析系統(tǒng)對(duì)煙草機(jī)械的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，構(gòu)建了煙草機(jī)械的全設(shè)備壽命周期的監(jiān)測(cè)，使得煙草機(jī)械的設(shè)備壽命周期迅速地展現(xiàn)。在線智能預(yù)警與有豐富經(jīng)驗(yàn)的故障預(yù)測(cè)與健康管理分析師分析歸納結(jié)合，不斷提高對(duì)煙草機(jī)械故障的預(yù)警能力，降低生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，為安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)力保障。