織造加工中的即時維修理念

M. Saggiomo，J. Heibeyn，Y. S. Gloy，T. Gries

亞琛工業大學 紡織研究所(德國)

織造加工中的即時維修理念

M. Saggiomo，J. Heibeyn，Y. S. Gloy，T. Gries

亞琛工業大學 紡織研究所(德國)

任何機械生產系統都會因與磨損相關的故障等而導致必要的維修，從而降低其生產率。機器組件，如軸承出現故障，則必須停機至機器修復，因此必將影響生產進度。這些無法預料的停機可能造成不能如期完成生產，此外，停工也會給生產廠家帶來損失。如果未持續監控機器組件，則其失效通常都不可預知。維修機器所需的時間通常比更換壞組件花費的時間更多。這也是安裝狀態監測系統的價值所在，狀態監則系統能夠自動監測組件的狀態并預估可能發生的故障。該系統在紡織生產上非常有用，因為紡織品是在高速條件下生產的，即時維修的理念旨在盡可能多地減少因機器維修造成的耽擱，生產過程中很小的耽擱都會對利潤產生巨大的影響。

織造加工； 即時維修； 狀態監測； 故障

1 理念

配有完整的監測系統的機器可評估關鍵組件的狀態，并對組件的剩余壽命作出預測，從而可預知機器上與磨損相關的維修，這些信息對生產計劃非常有意義。在不久的將來，有關故障方面的信息會引出即時維修的理念，即在問題變得嚴重前就開始修復，在機器保持運行的狀態下完成修復的準備工作。即時維修理念可減少機器的停工期(圖1)。

圖1 即時維修理念

2 典型案例

應用案例：中國某一面料生產企業的一臺織機發生故障，于是該企業聯系這臺織機的生產廠家，廠家派工程師來解決問題。修理這臺機器可能只需幾個小時，但從停機到修理再到重新開機，所需的時間遠大于幾小時。而如果安裝了狀態監測系統，實行即時維修的理念，則工程師在機器需要維修前即可到達。

3 安裝織機狀態監測系統

為評估狀態監測系統的效果，第一步是監測織機軸承的狀態，連續測量軸承的振動可提前預測故障。由于目前噴氣織機還沒有使用過類似的技術來預測機器故障，因此這是驗證即時維修理念的首個測試。該測試的關鍵技術在于振動級別的自動辨別。

4 方法和設置

首個測試選擇了對胸梁軸承的監測，測試對象為OmniPlus 800型噴氣織機(比利時必佳樂公司)，測試裝置如圖2所示。

圖2 測試裝置

試驗中，采用串聯式壓電加速度傳感器測試軸承的振動，用磁力適配器將該傳感器安裝在織機上。對胸梁軸承的測試為初級測試，磁力適配器很容易安裝在織機上。除傳感器之外，還采用了Wago Kontakttechnik 公司的Wago I/O-Link技術進行數據處理。I/O-Link系統包括Wago 750-881 現場總線控制器和Wago 750-654 狀態監測模塊(圖3)。狀態監測模塊能夠實時監測軸承的振動。如果振動在預定義的級別，模塊會進行內部檢查；如果達到臨界級別，就會發出警報。預定義級別由模塊的供應廠商預設，需考慮電能消耗和機器安裝等因素。

采用德國iba公司的ibaPadu-S-IT-16型可編程序邏輯控制器(PLC)進行自動追蹤，采用TCP/IP通訊分析Wago組件的信號。用于數據分析的ibaLogic V4軟件也由iba公司提供，并已對數據自動分析的常規程序進行了編程。在程序試驗前，將ibaLogic程序轉移到ibaPadu，即轉移到ibaLogic程序的運行環境中。ibaPadu和ibaLogic的聯合集結了一個基于軟件的PLC(軟PLC)。iba公司還提供ibaPDA程序，它從ibaPadu/ibaLogic中收集數據，并以圖表形式呈現測量數據。圖3列出了從數據獲取到數據呈現所需的設備和軟件。

圖3 用于數據獲取、數據處理、數據分析和數據呈現的設備及軟件

5 結果

織造過程中軸承的振動測試結果如圖4所示。

圖4 振動檢測

圖4的測試結果是織機啟動過程中獲取的。圖4中“A”區域表示織機啟動時刻的振動，此處的振動不代表胸梁軸承的狀態，“A”區域的振動峰是啟動造成的結果?！癇”區域的振動峰為真正超出了正常振動級別的部分，織機啟動5 s后，達到正常運行狀態，標記為“B”區域。在用振動級別評價軸承狀態時，必須考慮啟動過程中變化的振動級別。此時軸承的振動幅度穩定在約5 mm/s，且振動幅度有變化。 “B”區域中的小振動峰與軸承的狀態有關。研究表明，軸承老化會使峰的高度和振動幅度增加。軸承使用壽命的終止時間可據此進行預測。該測試表明，可以實現機器狀態的自動監測。

6 總結與展望

為織機安裝狀態監測系統的第一步已經確立，本課題的研究目標是為更多織機部件引進狀態監測系統，從而得到能報告組件狀態的智能機器。新技術采用即時維修系統，可用于提前計劃維修事宜。本案例將狀態監測系統安裝在織機胸梁的軸承上，測試了織機開啟過程中軸承的振動。試驗表明，狀態監測系統需考慮織機啟動過程中振動的變化。另外，還測試了振動峰，得知峰的高度與軸承的狀態相關。本文研究所用組件總價值約4 000美元，加裝更多的傳感器以監測機器上不同部件對此價格不會產生太大的影響。

研究的下一步計劃是監測不同的軸承以評估軸承位置對振動幅度的影響，以實現對織機控制單元的完整的狀態監測。此外，還將應用響應狀態監測系統，適應織機設置的自優化程序。該自優化程序可降低因軸承振動造成的對織機中其他機器組件的損傷。

郭文君 譯 李 剛 校

Concept for just-in-time-maintenance of the weaving process

MarcoSaggiomo，JanHeibeyn，Yvos-SimonGloy，ThomasGries

InstitutfürTextilechnik(ITA)derRWTHAchenUniversity，Achen/Germany

The productivity of any mechanical production system is decreased by necessary repairs caused by e.g. wear-related failures. Because the machine has to stop in case a machine component such as a bearing fails，production slows down until the machine has been repaired. The deadlines for the production will be at risk because of the unexpected stop. In addition the down-time results in a loss for the company. The failure of machine parts is mostly unpredicatable if the part is not continually monitored. The time needed until the machine is repaired is usually longer than the actual time needed to replace the broken component. This is the motivation to install condition monitoring systems，which automatically track the condition of the components and predict a possible failure. This system is especially useful for textile production，because the product is created at high speeds. In consequence，a small delay in production has a significant impact on the profit . The concept of just-in-time-maintenance is aimed at preventing the maintenance-related delays as much as possible.

weaving process； just-in-time-maintenance； condition monitoring； failure