儀表數(shù)據(jù)在卷包設(shè)備電氣故障診斷與維修中的應(yīng)用

陳加紅，蔣文炤，劉 謙，胡利波，王德文

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司畢節(jié)卷煙廠，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

對于卷煙生產(chǎn)企業(yè)來說，提高設(shè)備運(yùn)行效率就是提高企業(yè)生產(chǎn)效率，這不僅有利于提高企業(yè)生產(chǎn)力水平、提高企業(yè)在行業(yè)的競爭力，也有利于企業(yè)在新時(shí)代激烈的行業(yè)競爭下成為領(lǐng)跑者。在生產(chǎn)高峰期，卷包設(shè)備每天24 h 不停運(yùn)轉(zhuǎn)，易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生各種故障，造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，極大影響企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)安排。新時(shí)代的煙草企業(yè)在保障安全和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，不斷追求生產(chǎn)效率最大化，高效安全的故障診斷和維修處理措施是煙草生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)效率的重要法寶。

1 卷包設(shè)備的特點(diǎn)

目前，隨著煙草行業(yè)不斷發(fā)展，卷煙生產(chǎn)設(shè)備也日益更新，種類眾多，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度較高，維修難度大，近年來新型卷包設(shè)備不斷朝著大型化、自動(dòng)化、信息化、智能化的方向發(fā)展[1]。卷煙包裝速度越來越高，控制逐漸復(fù)雜化，相應(yīng)導(dǎo)致卷煙設(shè)備產(chǎn)生故障也較復(fù)雜，如包裝機(jī)組ZB416、卷煙機(jī)組ZJ119 等機(jī)型。

在同一卷煙生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)，生產(chǎn)設(shè)備類型呈現(xiàn)多樣化，從煙絲到出成品煙，工序流程多，就其卷煙按主要功能分為原材料供給、煙支卷制成型、煙支儲存輸送設(shè)備、煙支包裝成型、小盒包裝成型、條盒包裝、條煙輸送、濾棒成型、煙條封箱等部分。通過以上多個(gè)生產(chǎn)流程，將煙絲原材料按照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)卷制成合格的煙支，再通過煙支輸送設(shè)備輸送至下一工序包裝成合格煙包和煙條，條煙輸送設(shè)備再將合格的煙條輸送至封箱成煙箱，最后封裝出來的成品煙通過輸送機(jī)構(gòu)輸送至成品倉庫區(qū)。在整個(gè)生產(chǎn)工序都離不開電氣系統(tǒng)支撐參與，各部分設(shè)備結(jié)構(gòu)功能不同，檢測系統(tǒng)眾多，故障診斷較為復(fù)雜。如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，將會(huì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，可能對整個(gè)生產(chǎn)流程的順利進(jìn)行造成比較大的影響，導(dǎo)致卷包整組生產(chǎn)設(shè)備不能正常工作，嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)能力。

2 卷包設(shè)備電氣故障的特征

2.1 隱蔽性

煙草生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備具有數(shù)量較多、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密性強(qiáng)等特征。各種不同的設(shè)備負(fù)責(zé)執(zhí)行不同的工藝流程，完成不同工藝任務(wù)，其功能和結(jié)構(gòu)存在很大差異。凡是通過PLC控制器進(jìn)行控制的信號傳輸，在其內(nèi)部和通信發(fā)生故障時(shí)，往往不容易被發(fā)現(xiàn)，增加了查找故障時(shí)的難度。而外圍線路故障，斷線破損時(shí)所造成的電氣設(shè)備故障相對容易查找。由于煙草生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度高，運(yùn)用了大量的電子元器件，集成電路、伺服控制具有高精密集成化的特征，在排除這類設(shè)備故障時(shí)困難較大，需要維修人員進(jìn)行系統(tǒng)排查、縝密分析，并具備較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)能力，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)脑\斷方法才能最終確定故障原因。

2.2 多樣性

設(shè)備的種類不同，其控制原理也不相同。機(jī)械故障常常有規(guī)律地出現(xiàn)，而電氣故障則復(fù)雜得多，有時(shí)電氣故障的現(xiàn)象表現(xiàn)一樣，但其背后的故障原因和故障點(diǎn)卻各不相同，呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。例如，開關(guān)未檢測到當(dāng)前機(jī)構(gòu)工作位置報(bào)警停機(jī)，其原因可能是機(jī)械位置不當(dāng)、開關(guān)損壞、開關(guān)線路不通、沒有電源、檢測信號線不通等。這就要求電氣維修人員處理電氣故障時(shí)，對各類設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)熟悉，并結(jié)合相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行儀表數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面的分析和故障診斷經(jīng)驗(yàn)，將故障問題逐一進(jìn)行排除。

2.3 偶然性

卷煙生產(chǎn)設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長，在運(yùn)行中受到各種因素影響多，如停電停氣、操作不當(dāng)、機(jī)械磨損、振動(dòng)等，都有可能導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)，設(shè)備故障具有不可預(yù)見性。其產(chǎn)生的根源在于外界周圍環(huán)境和設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行偶然因素的作用，通常修復(fù)這類電氣故障所需要的時(shí)間較長、修復(fù)難度相應(yīng)增加，維修人員所耗費(fèi)的精力也更多，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。

3 卷包設(shè)備電氣故障診斷

近年來，隨著行業(yè)的快速發(fā)展，各煙草生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備不斷優(yōu)化升級，智能化、自動(dòng)化水平不斷提升，各生產(chǎn)企業(yè)充分利用數(shù)據(jù)采集功能，將各設(shè)備的生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)傳輸匯總在后臺，統(tǒng)計(jì)分析各設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為企業(yè)管理生產(chǎn)服務(wù)。同時(shí)，將設(shè)備停機(jī)分析，停機(jī)歷史統(tǒng)計(jì)、設(shè)備有效作用率、最大運(yùn)行時(shí)間等作為設(shè)備正常運(yùn)行指標(biāo)，可根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)狀態(tài)預(yù)判設(shè)備當(dāng)前工作性能，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)停機(jī)最多的故障類別，對于頻繁停機(jī)的原因維修人員要進(jìn)行準(zhǔn)確分析追蹤和檢查，為故障診斷提供了新模式。

傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)診斷方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化設(shè)備維修處理，新時(shí)代更高水平的自動(dòng)化和智能化設(shè)備的需求，為了更好更快的發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，需要改善傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷方法，在卷煙生產(chǎn)企業(yè)中已經(jīng)不能單一的使用憑借過往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)備故障診斷，需要充分運(yùn)用設(shè)備運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，利用新的傳感技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)診斷系統(tǒng)以及智能監(jiān)測系統(tǒng)，可以更好的檢測與診斷設(shè)備電氣控制運(yùn)行情況。針對卷包設(shè)備結(jié)構(gòu)原理的特點(diǎn)，提出針對性的設(shè)備故障診斷方式方法。

3.1 直觀診斷法

直觀診斷法是電氣故障診斷中最簡單有效的方法，通常依靠人的感覺器官，如目測、鼻聞、耳聽、手摸等方式來檢查判斷故障的方法。對于設(shè)備簡單故障的處理行之有效，特別是處理顯性故障常用的方法，是故障診斷中首先采用的方法。直觀診斷法主要運(yùn)用問、聞、看、聽、摸、拉等措施，簡單來說表現(xiàn)在：

（1）問，就是詢問操作工故障發(fā)生前的情形、異?，F(xiàn)象等。

（2）聞，即聞一聞設(shè)備是否有燒焦異常的氣味。

（3）看，看故障信息，看發(fā)生故障的部位情況。

（4）聽，聽異常聲音，如電機(jī)在運(yùn)行中是否有不正常的響聲。

（5）摸，在斷電的情況下，用手觸模電機(jī)表面或發(fā)熱部位的表面，判斷其是否有溫度異常的現(xiàn)象[2]。

（6）拉，在斷電的情況下，輕拉電線是否松動(dòng)。運(yùn)用直觀診斷法進(jìn)行電氣故障排查診斷，不僅能夠快速確定簡單的故障點(diǎn)，還能縮小復(fù)雜故障的故障范圍，便于維修處理。

3.2 經(jīng)驗(yàn)診斷法

經(jīng)驗(yàn)診斷法是運(yùn)用以往處理設(shè)備故障的經(jīng)驗(yàn)，對遇到同一類故障現(xiàn)象，根據(jù)以往處理故障的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的規(guī)律和方法來判斷故障點(diǎn)。這種方法用的較多，對于簡單的故障現(xiàn)象能快速找到故障點(diǎn)，但對沒有遇到過的故障現(xiàn)象不適用。在維修設(shè)備時(shí)，電氣維修人員要科學(xué)合理地運(yùn)用各種故障診斷方法，根據(jù)自身積累的工作維修經(jīng)驗(yàn)，對故障現(xiàn)象進(jìn)行正確分析原因并找到故障位置，能較快地排除所懷疑的故障點(diǎn)，對于復(fù)雜的故障現(xiàn)象易走彎路，特別是自動(dòng)化、智能化水平高的設(shè)備不能準(zhǔn)確快速判斷其故障點(diǎn)。

3.3 智能診斷法

智能診斷法充分運(yùn)用設(shè)備上的傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，結(jié)合人工智能的方法理論，以系統(tǒng)工作原理，設(shè)備運(yùn)行的儀表參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)綜合推理，比較分析運(yùn)算其邏輯關(guān)系，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況，跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)警。一旦設(shè)備有異常情況，能迅速找到故障原因，必要時(shí)運(yùn)用儀表測量，根據(jù)儀表測量數(shù)據(jù)結(jié)果，對于簡單不損壞配件的故障可采取一定的措施方法，保障設(shè)備在簡單處理后能夠正常運(yùn)行。通過智能診斷方法快速找到故障原因和發(fā)生故障點(diǎn)，是提高維修效率的最有效方法。

當(dāng)前，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析故障現(xiàn)象已成為故障診斷的主要方法途徑。傳統(tǒng)維修方法與智能診斷相結(jié)合，是新時(shí)代電氣故障診斷的主要方向，是智能復(fù)雜設(shè)備維修中常用的診斷手段，在電氣設(shè)備故障處理中發(fā)揮重要作用，在各行各業(yè)將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用。

4 卷包設(shè)備電氣故障維修處理措施

卷包設(shè)備維修故障處理要掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)及其工作原理、控制方式、工藝流程、邏輯關(guān)系，科學(xué)有效運(yùn)用各種診斷方法，根據(jù)發(fā)生故障的現(xiàn)象，確定故障點(diǎn)，根據(jù)具體情況制定出有效的處理措施，將能夠極大地提高卷包設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和實(shí)效性，根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，故障處理原則從易到難、由外至內(nèi)，維修處理措施通常有儀表測量處理，調(diào)整參數(shù)和更換配件等來消除故障點(diǎn)。

4.1 根據(jù)故障現(xiàn)象確定故障點(diǎn)

當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，需要生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)幫助分析故障原因，如工作電源電壓、電流、壓縮空氣壓力、真空壓力、溫度等，特別是停機(jī)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)、停機(jī)原因歷史記錄、停機(jī)統(tǒng)計(jì)分析等數(shù)據(jù)具有重要參考價(jià)值，這些數(shù)據(jù)都能幫助電氣維修人員判別設(shè)備發(fā)生的故障癥結(jié)所在。

當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行過程中，突然發(fā)生故障停機(jī)后，維修人員應(yīng)該獲得有價(jià)值的故障信息，歷史運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，特別是故障發(fā)生之前及發(fā)生瞬間的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，有助于找出故障原因，對故障原因進(jìn)行有效分析，幫助排除故障。此外，維修人員在判斷故障時(shí)應(yīng)盡可能的收集設(shè)備參數(shù)信息，如伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器的參數(shù)，各傳感器、儀表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)值等，運(yùn)用操作屏上的診斷工具，幫助分析設(shè)備故障現(xiàn)象，找出設(shè)備可能出現(xiàn)的故障問題，通過獲取到的設(shè)備信息和各種數(shù)據(jù)找出故障所在，為更好更快地排除設(shè)備故障奠定基礎(chǔ)。

一些復(fù)雜的故障現(xiàn)象，查找故障原因耗時(shí)費(fèi)力，但找到問題癥結(jié)修復(fù)較快，有的故障也許只需修改某個(gè)參數(shù)，就能消除故障，有些故障現(xiàn)象簡單，容易找到故障點(diǎn)，但修復(fù)起來耗時(shí)較長，在拆裝設(shè)備，更換配件等情況花費(fèi)大量時(shí)間，往往在處理故障時(shí)從最易解決的方法入手，如調(diào)整參數(shù)不能解決問題，再想辦法從其他方面著手。

4.2 利用儀表測量排查設(shè)備故障

維修人員在接到處理故障指令后，迅速達(dá)到設(shè)備維修現(xiàn)場，需要保持清醒頭腦，不要盲目工作，要與操作人員深入交流故障發(fā)生之前的現(xiàn)象和設(shè)備的工作情況，并進(jìn)行現(xiàn)場檢查，觀察設(shè)備是否有異常聲音、表面破損、異常發(fā)熱和不正常的氣味等現(xiàn)象，在保障安全的情況下，能通電測試的設(shè)備最好通電觀察，便于掌握故障設(shè)備足夠多的信息，更好地排查故障點(diǎn)。有時(shí)在通電的情況下，用儀表測量線路和各電氣元件的電壓電流，幫助找出故障原因。

在處理多次發(fā)生故障的位置，要綜合以往處理情況，是否位于同一故障點(diǎn)，對以往多次發(fā)生故障的點(diǎn)需要仔細(xì)徹底檢查，不能讓此類故障頻繁引起設(shè)備停機(jī)，需要維修人員不斷跟蹤設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行歸納總結(jié)分析原因，從根本上加以解決故障隱患。

另外，對于根據(jù)故障信息不能判定故障點(diǎn)的情況，要從設(shè)備的工作原理和控制特點(diǎn)上分析，根據(jù)電氣原理圖紙查找故障原因，運(yùn)行儀表測量線路及電氣元件，判斷線路和電氣元件好壞，逐步縮小設(shè)備的故障范圍，真正找出設(shè)備的故障部位，精確找到故障點(diǎn)。對于判定電氣元件損壞或線路不能正常工作的，需要及時(shí)更換配件，做好更換配件處理，從根源上消除故障，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.3 規(guī)范故障處理措施

對于各種繁多的設(shè)備故障現(xiàn)象，維修方法種類也各不相同，維修人員遵守維修操作規(guī)程，進(jìn)行規(guī)范維修變得越來越重要。在故障處理過程中，往往存在維修人員采取的維修方法不恰當(dāng)、維修不規(guī)范而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)新的故障，為后續(xù)維修增加了難度，帶來新考驗(yàn)，在維修時(shí)耗時(shí)費(fèi)力，多走彎路，增加維修人員工作強(qiáng)度，給企業(yè)生產(chǎn)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失，因此，加強(qiáng)維修人員管理，規(guī)范維修操作方法，提高維修人員技術(shù)水平和專業(yè)素養(yǎng)，對降低設(shè)備故障率、提高設(shè)備運(yùn)行效率有重要作用。對于設(shè)備在近期運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)要充分留存，以備后期維護(hù)查詢使用，做好維修處理的故障現(xiàn)象、維修部位、維修換件、維修時(shí)間日期等記錄，加強(qiáng)維修換件存檔管理，從制度上提高維修處理質(zhì)量，保障設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語

設(shè)備儀表數(shù)據(jù)是設(shè)備維修診斷的重要依據(jù)，是隨著設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不斷變化產(chǎn)生的結(jié)果，是反映設(shè)備運(yùn)行性能和狀態(tài)的重要指標(biāo)，其在故障診斷中有著重要作用，能幫助快速準(zhǔn)確的判斷故障，提高設(shè)備運(yùn)行效率，根據(jù)設(shè)備性能數(shù)據(jù)參數(shù)分析設(shè)備損耗，有針對性地進(jìn)行故障維修。