煙機(jī)設(shè)備故障診斷智能化流程及日常維護(hù)策略研究

鐘東懷

（四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠，四川 成都 610000）

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)下滑的壓力和各方面的控制措施的落實(shí)，以及人們對(duì)煙草的健康保護(hù)意識(shí)的提高，使煙草工業(yè)的發(fā)展陷入了一個(gè)更大的困境。為了提高煙葉行業(yè)的質(zhì)量和效益，卷煙機(jī)的功能起著重要的作用，必須加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，確保卷煙機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在使用卷煙設(shè)備時(shí)，要有專門的人員進(jìn)行設(shè)備的維修。

1 故障診斷的發(fā)展概述

1.1 國(guó)內(nèi)外故障診斷技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

美國(guó)、日本、歐洲等20 個(gè)20 世紀(jì)60 年代初期的富裕國(guó)家對(duì)設(shè)備診斷技術(shù)進(jìn)行了大量的探索，其中在航天、核電、電力系統(tǒng)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。80 年代早期，在國(guó)內(nèi)，裝備故障檢測(cè)技術(shù)在石化、冶金、電力等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，90 年代后，設(shè)備故障診斷技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各大行業(yè)，如交通、礦山、化工、能源、航空、核工業(yè)等行業(yè)。尤其是在石化、電力、冶金等行業(yè)，它的應(yīng)用越來越廣泛。目前，我國(guó)冶金工業(yè)中采用的故障診斷技術(shù)，可以對(duì)潛在的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，并在故障出現(xiàn)前進(jìn)行預(yù)警，避免了原材料的大量浪費(fèi)和產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)。車輛的故障檢測(cè)技術(shù)在家用汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，通過對(duì)故障代碼的分析，該系統(tǒng)能方便地判斷出失效的部位、類型、原因。

1.2 煙草工業(yè)中的故障檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展

在卷煙設(shè)備的故障診斷方面，目前還處在初級(jí)階段。PROTOS-M5/M8 等國(guó)外先進(jìn)型號(hào)已經(jīng)裝備了部分在線狀態(tài)監(jiān)控裝置，但是只能反映出裝置的操作動(dòng)向，技術(shù)人員依據(jù)儀器上的資料，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判定，無法進(jìn)行智能判定，也無法進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。上海某煙草CNC科技有限公司研制的健康診斷系統(tǒng)，僅能對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體故障診斷，而不能進(jìn)行故障預(yù)警，無法準(zhǔn)確地判定出故障的部位和種類，也不能進(jìn)行智能化的維修。基于健康診斷系統(tǒng)，開發(fā)了一種智能化的故障診斷和維護(hù)功能，能夠?qū)煓C(jī)設(shè)備的故障和類型進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的診斷，同時(shí)，利用遠(yuǎn)程傳送報(bào)警信號(hào)，仿真實(shí)際情況，解決問題，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確維護(hù)，是煙草工業(yè)中一種新技術(shù)。在不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境下，科技水平不斷提高，使煙草設(shè)備智能化、大型化、高速化。提高了準(zhǔn)確率和速度，并出現(xiàn)了更多的故障。如果不能及時(shí)、有效地處理，將會(huì)引起連鎖效應(yīng)，造成生產(chǎn)線的停產(chǎn)，嚴(yán)重地危及員工的生命。機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)必須跟上時(shí)代的步伐，改變過去依靠經(jīng)驗(yàn)判斷的老式故障診斷技術(shù)，已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需求。煙草工業(yè)要按計(jì)劃進(jìn)行定期維修。

2 智能診斷和維修煙草機(jī)械設(shè)備的必要性

2.1 智能的煙機(jī)設(shè)備的檢測(cè)與維修，降低故障和生產(chǎn)損耗

針對(duì)卷煙機(jī)械的故障進(jìn)行智能化的測(cè)試與維修，以適應(yīng)卷煙行業(yè)向柔性化、智能化、精細(xì)化發(fā)展的需求。實(shí)施“智慧煙草廠”戰(zhàn)略的一個(gè)主要目的是要建設(shè)好“智能工廠”。傳統(tǒng)的卷煙生產(chǎn)模式已不能滿足當(dāng)前形勢(shì)，而隨著煙草公司的信息化，對(duì)其進(jìn)行全面的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)工作的要求也越來越高。煙草工業(yè)向柔性、智能、精細(xì)轉(zhuǎn)變是煙草工業(yè)發(fā)展的必然方向。為推動(dòng)煙廠的精益制造，對(duì)煙機(jī)的故障進(jìn)行正確的判定與維修，能有效地降低維修和設(shè)備事故，提高卷煙生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在我國(guó)煙草企業(yè)向現(xiàn)代化、智能化、信息化管理轉(zhuǎn)型過程中，在生產(chǎn)和管理方面都有了新的需求，新要求促進(jìn)整個(gè)煙草行業(yè)發(fā)展更加穩(wěn)定持久，這也是社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，煙草行業(yè)緊隨時(shí)代發(fā)展的印記。在推動(dòng)煙廠精益化經(jīng)營(yíng)的同時(shí)，必須注重準(zhǔn)確判斷、準(zhǔn)確維修和精準(zhǔn)的保養(yǎng)。這三項(xiàng)措施能大大提高維護(hù)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也能夠在較短的時(shí)間內(nèi)解決故障問題，減少生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失，為煙草企業(yè)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)創(chuàng)造了有利條件。

2.2 卷煙設(shè)備故障診斷及維修的智能化分析

在智能化設(shè)備的故障診斷中，需要對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行細(xì)致的檢查和篩選，并對(duì)其工作狀況進(jìn)行各種指標(biāo)的收集，并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)建模。這樣做的目的是能夠及時(shí)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析、比對(duì)，一旦卷煙設(shè)備出現(xiàn)故障，可以第一時(shí)間把參數(shù)結(jié)果與存儲(chǔ)的故障模型進(jìn)行一一對(duì)比，快速有效地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題。此外，還可以建立預(yù)警機(jī)制，最后，將智能裝備的潛在故障、類型、故障排除等信息，通過通訊終端，組織有關(guān)主管、技術(shù)人才進(jìn)行例行的檢修和保養(yǎng)。在卷煙機(jī)械設(shè)備的智能化維修中，要根據(jù)各種設(shè)備研制出一套完整的設(shè)備失效記錄，把故障維修與設(shè)備維護(hù)或者是模擬故障排查方案提前做好，那么，在日常的智能診斷與維修時(shí)，就可以提前提供一整套維修故障和排查故障方案，這給維修技術(shù)人員的工作帶來了極大的便利，大大縮短了維修護(hù)理的工作時(shí)間，以期達(dá)到智能維護(hù)設(shè)備的重要目標(biāo)。

3 卷煙機(jī)械設(shè)備維護(hù)中存在的問題

3.1 缺乏健全的維護(hù)機(jī)制

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)卷煙機(jī)設(shè)備維修工作的現(xiàn)狀，許多卷煙機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況不能從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，建立健全的管理體系，造成了許多矛盾和問題。如監(jiān)督機(jī)制不健全，設(shè)備的日常維護(hù)管理工作不夠重視，日常巡查工作加強(qiáng)，但形式上和表面上的問題比較嚴(yán)重，不能真正地完成設(shè)備檢修和清掃工作。一些設(shè)備經(jīng)理在維修過程中，由于技術(shù)和技術(shù)水平有待提高，致使設(shè)備在使用過程中發(fā)生的一些小問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期的操作中，這些小問題不僅會(huì)影響卷煙機(jī)的工作，還會(huì)對(duì)卷煙機(jī)的質(zhì)量造成一定的影響。

3.2 工作人員水平亟待提高

為了保證卷煙機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)行，要求員工的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)都要符合要求，如果員工的技術(shù)水平不高，不具備良好的職業(yè)道德，在使用卷煙機(jī)械設(shè)備時(shí)，不能按照程序和程序來進(jìn)行操作，勢(shì)必會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，如果出現(xiàn)問題，就會(huì)引起一系列的安全事故，給公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一些新入職的工人由于對(duì)設(shè)備的使用不熟悉，加之管理部門沒有對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的培訓(xùn)和指導(dǎo)，導(dǎo)致許多工作人員的工作失誤。有的公司在經(jīng)營(yíng)過程中沒有形成良好的獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰機(jī)制，有的員工工作態(tài)度不端正，對(duì)自己的工作不夠重視，經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)范的操作，往往會(huì)蒙混過關(guān)，而公司卻沒有對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的處罰。在沒有建立健全的評(píng)價(jià)體系的情況下，無法充分發(fā)揮職工的主動(dòng)性和主動(dòng)性，難以有效地指導(dǎo)職工的自主學(xué)習(xí)，提高他們的綜合素質(zhì)和能力，這就成為卷煙機(jī)設(shè)備維修工作的瓶頸。

4 設(shè)備故障主要特點(diǎn)及原因

4.1 設(shè)備故障特點(diǎn)

與其他工業(yè)機(jī)械相比，煙草工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備體積較小，因此部件更加精致。由于設(shè)備的精密，所以很難找到故障的根源，而且檢測(cè)設(shè)備的精度也不夠，不能及時(shí)檢修。另外，因?yàn)檫@些設(shè)備都是精密的，每個(gè)元件都是緊密連接在一起的，一旦有一個(gè)零件發(fā)生故障，就會(huì)引起連鎖效應(yīng)，從而造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。

4.2 PROTOS 70 卷煙機(jī)常見電氣故障

PROTOS 70 型卷煙機(jī)是目前國(guó)內(nèi)卷煙生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的一種，具有生產(chǎn)能力穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但作為一種典型的產(chǎn)品，它的電氣控制系統(tǒng)因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)而落后，并且由于不能準(zhǔn)確地顯示出一些故障，所以必須針對(duì)這些問題進(jìn)行針對(duì)性的維護(hù)。常見的問題有機(jī)組故障顯示沒有異常，但機(jī)組無法啟動(dòng)，打印位置無法調(diào)節(jié)等。

4.3 GDX1、GDX2 包裝機(jī)電氣故障

在包裝機(jī)停機(jī)時(shí)，停機(jī)較慢，其產(chǎn)生的原因如下：（1）電動(dòng)機(jī)零轉(zhuǎn)速2K3、轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)繼電器2K14 等與主機(jī)馬達(dá)操作的繼電器接觸不良；（2）電動(dòng)機(jī)抱閘制動(dòng)失效；（3）變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生改變。

目前，GD 系列包裝機(jī)是我廠的主力機(jī)型，其電氣故障有以下幾種原因：（1）設(shè)備布線太松，接觸不良；（2）設(shè)備在使用過程中經(jīng)常受到外力作用，造成了內(nèi)部銅絲的老化和斷裂；（3）當(dāng)采用PLC 對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行控制時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的失效，或是由于網(wǎng)絡(luò)連接部位的接觸不當(dāng)而造成的。

4.4 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)錯(cuò)誤

通常，在采購(gòu)?fù)戤a(chǎn)品后，公司會(huì)針對(duì)企業(yè)的工作和制造需求，對(duì)其進(jìn)行專門的設(shè)定。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些參數(shù)不正確的現(xiàn)象，這種故障通常是因?yàn)楫?dāng)電池的電量用完或者重啟后，會(huì)把參數(shù)調(diào)回到缺省狀態(tài)，從而造成電器不能正常工作；或在一些不必要的功能打開后，使裝置自身在工作中產(chǎn)生沖突，最后引起各種情況的出現(xiàn)；還有一些設(shè)備在設(shè)計(jì)初期與企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用需求存在差異，從而造成了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤等。這些參數(shù)誤差問題將直接影響卷煙機(jī)組的正常工作。

5 煙機(jī)設(shè)備故障智能診斷與維護(hù)分析

5.1 故障智能診斷

（1）一種轉(zhuǎn)動(dòng)（周向轉(zhuǎn)動(dòng)）部件的故障診斷（transfer）。在卷煙設(shè)備中，常見的故障是由軸、軸承、齒輪、帶輪等部件構(gòu)成的傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)輪體。當(dāng)工程結(jié)束時(shí)，可以清晰地看到哪些零件有故障、什么故障（如磨損、損壞、斷裂等）和故障的嚴(yán)重性。故障診斷原則：當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)，或使輪體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)；采用振動(dòng)檢測(cè)元件對(duì)振動(dòng)速度和加速度進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行記錄，各部件在正常狀態(tài)下的振動(dòng)值均處于某個(gè)區(qū)間，當(dāng)該值發(fā)生變化或超過一定范圍時(shí)，則表示該系統(tǒng)或部件出現(xiàn)了故障或潛在的故障。

（2）可移動(dòng)部件不轉(zhuǎn)動(dòng)的故障診斷。排除轉(zhuǎn)動(dòng)部件以外的故障，剩下的基本不能轉(zhuǎn)動(dòng)的可動(dòng)件，是包裝機(jī)械的主要失效形式。在工程完成后，可以清楚地了解到部件是否有磨損或不適當(dāng)?shù)牡胤?。故障診斷原則：在正常情況下，無轉(zhuǎn)動(dòng)的可移動(dòng)部件在運(yùn)行周期內(nèi)均按一定的軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其偏離預(yù)定軌道時(shí)，則表示部件的磨損或位置設(shè)置不當(dāng)；利用位移傳感器對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，從而判斷出零部件有無故障或潛在的故障。

（3）其他的故障檢測(cè)，如流體和溫度。這種故障具有瞬時(shí)現(xiàn)象，即瞬息萬(wàn)變，但由于當(dāng)前的設(shè)備中的顯示元素大多是按平均法進(jìn)行的，而且沒有任何的記載，所以很難在維護(hù)中被檢測(cè)出來。診斷原理：目前的卷裝機(jī)使用的流體有正負(fù)壓、膠水、潤(rùn)滑油等，通過改變溫度來完成熱密封。如果不發(fā)生變化，儀器就會(huì)檢測(cè)到，但如果出現(xiàn)波動(dòng)，很可能會(huì)影響設(shè)備的操作和質(zhì)量，而且很難判斷。采用電子儀器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采集，超過一定的范圍，能有效地預(yù)防這種故障。

（4）搜集一些數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行裝備的維護(hù)管理。通過對(duì)設(shè)備速度、不合格品的清除等數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控，能夠有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。比如，通過裝置旋轉(zhuǎn)速度的改變，可以判定裝置的工作狀況，以及不合格產(chǎn)品在特定時(shí)間或區(qū)域的情況?？梢詫?duì)設(shè)備和人員狀態(tài)進(jìn)行分析，并能用管理方法消除異常。

5.2 設(shè)備智能維護(hù)

（1）對(duì)維護(hù)計(jì)劃的通知。通過對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)、維持狀態(tài)和結(jié)果的分析，以判斷是否應(yīng)該馬上停止維修，或者在合適的時(shí)間重新進(jìn)行檢修。

（2）提供一種最優(yōu)的維修計(jì)劃。根據(jù)故障的情況和嚴(yán)重程度，以及不同的故障階段，給出了相應(yīng)的維修計(jì)劃。該方案是目前最優(yōu)的方案，當(dāng)技術(shù)人員對(duì)裝置的理解和經(jīng)驗(yàn)的積累，可以用更好的方案來代替。

（3）實(shí)時(shí)的維護(hù)作業(yè)指南。該指南是全程的，其中包含維護(hù)準(zhǔn)備工作的準(zhǔn)備、維護(hù)程序的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程、維護(hù)技術(shù)要點(diǎn)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、后期維護(hù)的需求和要求。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的實(shí)地教學(xué)，搭建了維護(hù)指導(dǎo)模式的預(yù)演和維護(hù)場(chǎng)景。

（4）測(cè)試維護(hù)效果。盡管可以全程指導(dǎo)維修，但由于安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的差異，維修效果也會(huì)有差異，該系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備的維護(hù)情況進(jìn)行檢測(cè)，并出具維護(hù)結(jié)果的報(bào)表，使維護(hù)工作取得最好的結(jié)果，保證維護(hù)工作的連續(xù)性。

該工程實(shí)施后，除了維護(hù)計(jì)劃和維護(hù)人員的維護(hù)外，整個(gè)系統(tǒng)都是智能化的。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，煙機(jī)設(shè)備的故障維護(hù)與故障排查主要依靠的是技術(shù)人員自身的專業(yè)技能，且在處理故障問題方面仍存在不足，隨著智能化項(xiàng)目不斷覆蓋整個(gè)煙草領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)人員隊(duì)伍不斷在壯大，專業(yè)技能更是處于提升階段。煙葉機(jī)械的故障檢測(cè)技術(shù)已成為當(dāng)前煙葉行業(yè)研究的熱點(diǎn)，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其故障檢測(cè)技術(shù)已逐步朝著智能化方向發(fā)展?？萍歼M(jìn)步也是推動(dòng)煙草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。對(duì)煙草機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能化診斷和維修的主要技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)其進(jìn)行了智能化的診斷和維修，以保證其在外部環(huán)境的影響下仍能正常工作。