2025-04-23
現(xiàn)代化造紙機械設(shè)備的應(yīng)用，一方面大大促進了造紙生產(chǎn)的發(fā)展，另一方面也潛伏著一個很大的危機，即一旦發(fā)生故障所造成的直接和間接的損失將是十分嚴重的。
現(xiàn)代造紙機械監(jiān)診學的宗旨就是運用當代科技的新成就發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患, 以期對設(shè)備事故防患于未然，具體說它是通過獲得造紙機械設(shè)備在靜止或運行中的狀態(tài)信息，并參考設(shè)備過去的運行經(jīng)歷，來獲得設(shè)備的實時狀況，并推斷未來的趨勢，從而確定必要的維修策略。
國內(nèi)發(fā)展經(jīng)歷了4個階段：
— 引進消化階段(80年代中后期)；
— 自行開發(fā)、應(yīng)用在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)裝置階段(90年代初中期)；
— 研制出與國際接軌的大型設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)(90年代中后期)；
— 具有智能化特征的遠程通訊及網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測診斷系統(tǒng)(當前)
目前，國內(nèi)檢測技術(shù)的研究主要集中在以下幾個方面：
1）傳感器技術(shù)研究：傳感技術(shù)是反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的儀表技術(shù)。國內(nèi)先后開發(fā)了各種類型的傳感器，如電渦流傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和溫度傳感器等；最近開發(fā)的傳感技術(shù)有光導(dǎo)纖維、激光、聲發(fā)射等。
2）關(guān)于信號分析與處理技術(shù)的研究：從傳統(tǒng)的譜分析、時序分析和是與分析，開始引入了一些先進的信號分析手段，如快速傅立葉變換器，Winger譜分析和小波變換等。這類方法的引入彌補了傳統(tǒng)分析方法的不足。
3）關(guān)于人工智能和專家系統(tǒng)的研究：這方面的研究已成為診斷技術(shù)的發(fā)展主流，目前已有“日程機械故障診斷專家系統(tǒng)”，但這一技術(shù)在工程方面的研究尚未達到人們所期望的水平。
4）關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究：比如旋轉(zhuǎn)機械神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類系統(tǒng)等的研究已經(jīng)得到了應(yīng)用，取得了滿意的效果。
5）關(guān)于診斷系統(tǒng)的開發(fā)與研究：從單機巡檢與診斷到上下位機式的主從機結(jié)構(gòu)，直至以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，實時性越來越高。
6）專門化與便攜式診斷儀器和設(shè)備的研制與開發(fā)。
現(xiàn)代造紙裝備的連續(xù)、高速、復(fù)雜、大型、自動化程度高等特點決定了狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)系統(tǒng)具有重大價值，使得故障診斷技術(shù)越來越重要。
為了切實保障造紙設(shè)備的可靠性、安全性和有效性，迫切需要建立一個監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)督設(shè)備的運行狀態(tài)，實時檢測系統(tǒng)變化和故障信息，采取有效的措施，以防止重大事故的發(fā)生，最大限度的提高機械的使用效率。
造紙機械故障診斷技術(shù)對確保機械設(shè)備的安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約維修費用以及防止環(huán)境污染均起到重要作用。
造紙設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，是指用人工或?qū)Ｓ玫膬x器工具，按照規(guī)定的監(jiān)測點(設(shè)備及部位)進行間斷或連續(xù)的(周期)監(jiān)測，掌握設(shè)備運行所處于的狀態(tài)(狀態(tài)識別)，有壓力、流量、溫度、振動與噪聲等等。
造紙設(shè)備診斷，是指在設(shè)備運行中或基本不拆卸的情況下，根據(jù)設(shè)備的運行技術(shù)狀態(tài)，判斷故障的部位和原因，并預(yù)測設(shè)備今后的技術(shù)狀態(tài)變化。
現(xiàn)代造紙機械監(jiān)診的根本目的就是要保證造紙設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)良運行，主要為：
— 對造紙設(shè)備運行中各種異常狀態(tài)做出及時、正確、有效的判斷，預(yù)防和消除故障，或者將故障的危害性降低到最低程度；
— 對設(shè)備運行進行必要的指導(dǎo)，確保運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性；
— 通過狀態(tài)監(jiān)測，為提高設(shè)備性能而進行的技術(shù)改造及優(yōu)化運行參數(shù)提供數(shù)據(jù)和信息。
現(xiàn)代造紙機械監(jiān)診學研究的內(nèi)容主要包括以下三個環(huán)節(jié)：
1）特征信號的采集：這一過程屬于準備階段，主要用一些儀器測取被測儀器的有關(guān)特征值，如速度、濕度、噪音、壓力、流量等。
現(xiàn)在信號的采集主要用傳感器，在這一階段的主要研究基于各種原理的傳感技術(shù)，目標是能在各種環(huán)境中得到高可靠、高穩(wěn)定的傳感測試信號。國內(nèi)傳感器類型：電渦流傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和濕度傳感器等；
2）信號的提取與處理：從采集到的信號中提取與設(shè)備故障有關(guān)的特征信息，與正常信息只進行對比，這一步就可以稱之為狀態(tài)檢測。
目前，小波分析在這方面得到廣泛應(yīng)用，尤其是在旋轉(zhuǎn)機械的軸承故障診斷中。
基于相空間重構(gòu)的GMD數(shù)據(jù)處理方法也剛剛開始研究，此方法對處理一些復(fù)雜機械的非線性振動，從而進一步預(yù)測故障的發(fā)展趨勢非常有效。
3）判斷故障種類：從上一步的結(jié)果中運用各種經(jīng)驗和知識，對設(shè)備的狀態(tài)進行識別，進而做出維修決策。
這一步關(guān)鍵是研究系統(tǒng)參數(shù)識別和診斷中相關(guān)的實用技術(shù)，探討多傳感器優(yōu)化配置問題，發(fā)展信息融合技術(shù)、模糊診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、專家系統(tǒng)等在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用。
造紙機械設(shè)備在劣化進程中, 基本遵循以下規(guī)律。
Ⅰ期：稱為磨合期：指的是新設(shè)備設(shè)計、裝配后的跑合階段, 這個階段故障率較高。故障率與零部件的設(shè)計、制造、裝配質(zhì)量關(guān)系密切。一般設(shè)備的劣化曲線不包括這一期。
Ⅱ期：正常使用期：指的是機器在經(jīng)過第Ⅰ期后, 已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài), 進入正常使用階段。這個階段故障率顯然較低。
Ⅲ期：耗損期：指機器由于磨損疲勞等原因已處于生命中的老年階段，其故障率逐漸升高。
通過對機器進行必要的測量和診斷，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備在某一階段處在哪一期, 避免設(shè)備提前進入耗損期或發(fā)生故障。
診斷一詞來源于中醫(yī)學中的望、聞、問、切, 辨證施治八字訣，而這幾個字也充分體現(xiàn)了設(shè)備故障診斷的全過程。
機械故障診斷基本過程和原理：
在機械設(shè)備運行的劣化進程中，會產(chǎn)生大量的有用的診斷信息，我們把這些診斷信息所產(chǎn)生的信號用適當?shù)膫鞲衅鬓D(zhuǎn)化為電信號，再對所采集來的電信號進行處理、提取其特征，從而進行故障診斷。
故障診斷技術(shù)的實質(zhì)工作和核心目標是：
1) 掌握設(shè)備的運行狀態(tài)；
2) 確定設(shè)備運行正常與否；
3) 預(yù)測設(shè)備的可靠性；
4) 預(yù)測設(shè)備能安全運行的時間；
5) 發(fā)現(xiàn)早期故障；
6) 預(yù)測故障的發(fā)生、發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代造紙機械監(jiān)診學的工作原理：
在設(shè)備監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中，異常及故障的表現(xiàn)叫做征兆，征兆的特點叫模式。
要將故障征兆進行分類（如振動、噪聲、變形、殘留物、松動、斑點、坑、斷裂等），弄清故障類別（磨損、裂紋、腐蝕、不平衡、不對中、泄漏等），性質(zhì)（漸發(fā)生、擴展性），程度（局部故障、整機故障等）。
在掌握了具體類別后，可根據(jù)故障機理預(yù)測其發(fā)展情況，提出相應(yīng)對策。
它包括四方面的工作內(nèi)容：
1、信號檢測：正確選擇測試儀器和測試方法，準確地測量出反映設(shè)備實際狀態(tài)的各種信號——溫度、應(yīng)力、振動等）。建立起來的狀態(tài)信號屬于初始模式。
2、特征提取：將初始模式的狀態(tài)信號通過放大或壓縮、形式變換、去除噪聲干擾等處理，提取故障特征，形成待檢模式
3、狀態(tài)識別：根據(jù)理論分析結(jié)合故障案例，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)所建立起來的故障檔案庫為基準模式，把待檢模式與基準模式進行比較和分類，即可區(qū)別設(shè)備的正常與異常。
4、預(yù)報決策：經(jīng)過判別，對屬于正常狀態(tài)的設(shè)備可繼續(xù)監(jiān)視；對屬于異常狀態(tài)的設(shè)備則要查明故障情況，做出趨勢分析，估計其發(fā)展和可繼續(xù)運行的時間及提出控制措施和維修決策。
幾種常規(guī)檢測診斷技術(shù)：
1）振動監(jiān)測診斷技術(shù)
造紙機械狀態(tài)的振動檢測與故障診斷是對設(shè)備所產(chǎn)生的機械振動進行信號采集、數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)振幅、頻率、相位及相關(guān)圖形所進行的故障分析。
它利用正常設(shè)備與故障設(shè)備振動特性(位移、速度、加速度、聲響等)的差異來判斷故障，根據(jù)對振動信號的測量、處理、分析及識別來判斷設(shè)備運行是否存在問題，進而判斷故障部位、原因以及故障惡化程度，最后對故障采取相應(yīng)的措施。
振動監(jiān)測用于監(jiān)測轉(zhuǎn)軸組件的平衡性能和滾動軸承、傳動齒輪的沖擊和噪聲，具有方便、準確、靈敏的特點，是比較有效的監(jiān)測手段。
2）油樣分析技術(shù)
油樣分析監(jiān)測技術(shù)是是對機器在用潤滑油的油液本身及油中微小顆粒所進行的理化分析。
通過對潤滑油的粘度、閃點、酸值、破乳化度、水分、機械雜質(zhì)、液相銹蝕試驗、抗氧化安全性等各種主要性能指標的檢驗分析，掌握潤滑油本身的性能信息的同時了解到機組軸承、密封的工作狀態(tài)和磨損程度。
3）機械性能測試技術(shù)
應(yīng)用各種儀器測量機械運轉(zhuǎn)時的性能參數(shù)，從而判斷機械性能降低程度以及機械性能是否滿足使用要求。
一般通過機械設(shè)備性能參數(shù)下降程度來決定它何時修理。此項監(jiān)測系統(tǒng)通過對波形的診斷比較，可以較準確地判別液壓系統(tǒng)中液壓泵吸空，溢流閥卡滯等故障，結(jié)合壓力表、流量計和輔助診斷可以判斷液壓泵輸出功率，液壓系統(tǒng)的泄漏等故障。
4）無損檢測技術(shù)
無損檢驗是一種從材料和產(chǎn)品的無損檢驗技術(shù)中發(fā)展起來的方法，它是在不破壞材料表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下檢驗機械零部件缺陷的方法。
它使用的手段包括超聲、紅外、x射線、γ射線、聲發(fā)射、摻透染色等。這一套方法目前已發(fā)展成一個獨立的分支，在檢驗由裂紋、砂眼、縮孔等缺陷造成的設(shè)備故障時比較有效。
5）一些現(xiàn)代監(jiān)測診斷技術(shù)
— 計算機輔助監(jiān)測診斷技術(shù)
— 機械專家診斷系統(tǒng)
— 遠程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障診斷
— 混合故障診斷技術(shù)
現(xiàn)代造紙機械監(jiān)診學技術(shù)發(fā)展趨勢：
現(xiàn)代造紙設(shè)備故障診斷技術(shù)與當代前沿科學的融合是設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向。
當今故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢是傳感器的精密化、多維化，診斷理論、診斷模型的多元化，診斷技術(shù)的智能化。
具體來說表現(xiàn)在如下方面：
1) 與當代最新傳感技術(shù)尤其是激光測試技術(shù)的融合
近年來，激光技術(shù)已深入發(fā)展到振動測量和設(shè)備故障診斷中，并且己經(jīng)成功應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械對中等方面。
2) 與最新信號處理方法 相融合
隨著新的信號處理方法在設(shè)各故障診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的基于快速傅里葉變換的信號分析技術(shù)有了新的突破性進展。
3) 與非線性原理和方法的融合
機械設(shè)備在發(fā)生故障時，其行為往往表現(xiàn)為非線性特征。如旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)于在不平衡外力的作用下表現(xiàn)出的非線性振動。
隨著混沌與分型幾何方法的日趨完善，這類問題畢將得到進一步解決。
4) 與多元傳感技術(shù)的融合
現(xiàn)代化大生產(chǎn)要求對設(shè)備進行全方位、多角度的監(jiān)測與維護，以便對設(shè)備的運行狀態(tài)有整體的、全方面的了解。
因此，在進行設(shè)備故障診斷時，可采用多個傳感器同時對設(shè)備的各個位置進行監(jiān)測，然后按照一定的方法對這些信息進行處理，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。
5) 與現(xiàn)代智能方法的融合
現(xiàn)代智能技術(shù)包括專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進化計算等。
現(xiàn)代智能方法在設(shè)備故障診斷技術(shù)中己得到了廣泛的應(yīng)用，隨著智能科技的不斷發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)的智能監(jiān)測和故障診斷將是故障診斷技術(shù)的最終目標。
隨著微電子、計算機、智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，造紙機械故障診斷技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展和進步，故障診斷方法呈現(xiàn)向復(fù)合式、綜合化方向發(fā)展的趨勢，且設(shè)備故障檢測診斷技術(shù)的準確性會越來越高，操作使用越來越方便，在設(shè)備維修中會起著越來越重要的作用，它可以直接提高企業(yè)設(shè)備管理和維護水平，提高企業(yè)效益和國際競爭力。
來源：紙引未來網(wǎng)
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