振動監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展分析

宗慧

摘要：振動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)相融合，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測掌握機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障并且加以解決。以振動監(jiān)測為核心展開研究，結(jié)合發(fā)展介紹了解振動監(jiān)測技術(shù)，總結(jié)出振動監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展措施。

關(guān)鍵詞：振動監(jiān)測;機(jī)械故障;運(yùn)動性能;數(shù)字化診斷

振動監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)發(fā)展，是造紙工業(yè)發(fā)展與在線監(jiān)測技術(shù)升級的重要產(chǎn)物。造紙機(jī)械運(yùn)行期間，需要制定有效的在線振動監(jiān)測計(jì)劃。造紙機(jī)械運(yùn)行期間受到各種因素的影響出現(xiàn)運(yùn)行故障。面對這種情況振動監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)對故障信號進(jìn)行診斷，確定故障源頭。在線監(jiān)測機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)械無異常狀態(tài)正常運(yùn)行。通過振動監(jiān)測，幫助造紙機(jī)械實(shí)現(xiàn)了實(shí)施監(jiān)測，減少造紙機(jī)械檢修成本，保證現(xiàn)代造紙機(jī)械運(yùn)行效率與現(xiàn)代造紙業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、振動監(jiān)測發(fā)展介紹

振動監(jiān)測的興起在20世紀(jì)50年代初期，最初測量手段簡單，經(jīng)過不斷的發(fā)展研究，振動監(jiān)測技術(shù)愈發(fā)成熟。由簡單的振幅監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)信息等繪制成圖像，方便檢修人員觀察。科學(xué)技術(shù)迅速興起，振動監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)機(jī)械發(fā)展與維修中的重要監(jiān)測手段，提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全性與可靠性，節(jié)省維修步驟，準(zhǔn)確查詢故障信息。文章從振動監(jiān)測的興起，監(jiān)測裝置的開發(fā)以及監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用、傳感器技術(shù)的應(yīng)用、診斷方法四個(gè)階段對振動監(jiān)測進(jìn)行詳細(xì)研究[1]。

第一階段：

振動容限觀點(diǎn)的提出是在20世紀(jì)30年代，結(jié)合機(jī)械狀態(tài)利用振動測量方式對運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。這為后期振動標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了理論依據(jù)。科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展背景下，振動測量技術(shù)發(fā)展得到提高，機(jī)械測量模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訙y量。電子測量不管在測量準(zhǔn)確性，還是測量速度方面都明顯優(yōu)于機(jī)械測量。電子測量為振動監(jiān)測增加了加速度傳感器、位移監(jiān)測器等。

第二階段：

監(jiān)測裝置的研發(fā)加大力度，20世紀(jì)80年代振動監(jiān)測已經(jīng)做到了自動監(jiān)測診斷，針對機(jī)械后續(xù)問題診斷等方面取得明顯突破。從傳統(tǒng)監(jiān)測裝置升級為便攜式監(jiān)測裝置，尤其是數(shù)據(jù)采集器的登場，搭配微處理器，準(zhǔn)確分析機(jī)械故障位置，將機(jī)械故障的問題通過波形顯示器呈現(xiàn)出來[2]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，監(jiān)測裝置逐漸智能化，增加更多實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，振動監(jiān)測數(shù)據(jù)處理更準(zhǔn)確。

第三階段：

傳感器技術(shù)的應(yīng)用，針對機(jī)械故障進(jìn)行具體診斷，將傳感器技術(shù)與監(jiān)測診斷技術(shù)相融合，創(chuàng)建模型診斷模式，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)的驅(qū)動完成機(jī)械故障診斷。工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展逐漸現(xiàn)代化，在這樣的發(fā)展驅(qū)動下，傳感器技術(shù)監(jiān)測診斷機(jī)械狀態(tài)研究持續(xù)深入，借助機(jī)械制造與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，振動監(jiān)測系統(tǒng)融入更多高精尖監(jiān)測技術(shù)，針對機(jī)械故障監(jiān)測創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，在線監(jiān)測機(jī)械設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)[3]。傳感器技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)監(jiān)測平臺為載體，明確機(jī)械運(yùn)行監(jiān)測故障，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的分析，獲取準(zhǔn)確故障信息，加快故障診斷速度與效率。利用振動監(jiān)測與傳感器的結(jié)合，優(yōu)化系統(tǒng)布置。

第四階段：

振動監(jiān)測發(fā)展中應(yīng)用數(shù)字化診斷方法，增設(shè)鐵譜碎片監(jiān)測技術(shù)，將其與振動分析技術(shù)進(jìn)行在整合，逐漸完善振動監(jiān)測系統(tǒng)，更具整體性[4]。但是在實(shí)際應(yīng)用中監(jiān)測中效果一般。經(jīng)過更系統(tǒng)的研究，對振動監(jiān)測中的信號處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尤其是機(jī)械設(shè)備日常運(yùn)行中的監(jiān)測方面。通過振動信號分析處理能力的提高，信號特征分析更準(zhǔn)確，這樣一來對及機(jī)械設(shè)備的分析準(zhǔn)確性提高，逐漸應(yīng)用到工業(yè)制造中。現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)與振動監(jiān)測技術(shù)的有效配合，為現(xiàn)代造紙業(yè)發(fā)展奠定扎實(shí)的監(jiān)測基礎(chǔ)。

二、振動監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)應(yīng)用分析

振動監(jiān)測技術(shù)與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中主要集中在造紙機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、故障診斷等監(jiān)測方面，以此掌握造紙機(jī)運(yùn)行期間的狀態(tài)，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確診斷。

（一）運(yùn)動性能監(jiān)測

運(yùn)動性能監(jiān)測系統(tǒng)簡稱為PMRM，根據(jù)造紙機(jī)械運(yùn)行中，參數(shù)變化以及轉(zhuǎn)動速度等進(jìn)行監(jiān)測，準(zhǔn)確測量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的壓力脈沖情況，結(jié)合振動與轉(zhuǎn)速，完成整體的監(jiān)測。運(yùn)動性能監(jiān)測中，設(shè)定具體監(jiān)測點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行測量信號計(jì)算，計(jì)算方法為STA平均法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果及時(shí)上傳到數(shù)據(jù)庫中，便于后期監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行予以參考[5]。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)繪制數(shù)據(jù)變化趨勢圖，將變化幅度清晰呈現(xiàn)出來，以此分析時(shí)域信號變化情況，并且獲頻譜數(shù)值。振動監(jiān)測的目標(biāo)主要為造紙機(jī)械設(shè)備，其中還包括造紙機(jī)械的運(yùn)行質(zhì)量，紙張質(zhì)量以及壓力波動情況。根據(jù)監(jiān)測參數(shù)變化情況，確定監(jiān)視設(shè)備比例，監(jiān)測人員根據(jù)造紙機(jī)械的運(yùn)行性能參數(shù)，了解機(jī)械當(dāng)前狀態(tài)。振動監(jiān)測位置主要包括篩后壓力、管束壓力、毛毯脈沖、上將泵壓力、刮刀加載壓力、泵脈沖壓力等。通過運(yùn)動狀態(tài)監(jiān)測，清晰呈現(xiàn)出造紙機(jī)械運(yùn)行中的設(shè)備狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，自動控制系統(tǒng)控停機(jī)械，工作人員安排機(jī)械維修。這個(gè)監(jiān)測狀態(tài)屬于動態(tài)變化，需要傳感器時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)測信息上傳，分析系統(tǒng)就數(shù)據(jù)信息展開分析。

（二）軸承監(jiān)測

軸承監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行，監(jiān)測對象為造紙機(jī)械的軸承。因?yàn)樵旒垯C(jī)械長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承承受巨大壓力，所以通過軸承監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承缺陷。造紙機(jī)械在振動監(jiān)測情況下，機(jī)械故障系統(tǒng)掌握軸承數(shù)據(jù)變化，軸承監(jiān)測將軸承數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)庫，以此為后期造紙機(jī)的運(yùn)行提供機(jī)械參數(shù)[6]。結(jié)合機(jī)械參數(shù)對造紙機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，從外圈、軸承以及滾子等分析軸承狀態(tài)，系統(tǒng)分析故障頻率，一旦發(fā)現(xiàn)軸承問題及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。

振動監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)還包括輥?zhàn)颖O(jiān)測，安裝傳感器，傳感器屬于觸發(fā)傳感器類型，輥?zhàn)舆\(yùn)行中，通過振動觸發(fā)傳感器，獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)，測量造紙機(jī)振動幅度。從輥?zhàn)觾啥顺霭l(fā)進(jìn)行振動觸發(fā)分析，繪制極坐標(biāo)圖，從而計(jì)算出相位差。結(jié)合輥?zhàn)犹匦裕ㄟ^振動監(jiān)測計(jì)算低頻、中頻運(yùn)行值。結(jié)合輥?zhàn)舆\(yùn)行情況與相位差，準(zhǔn)確分析平衡性，獲取軸承蓋情況，了解軸承蓋是否存在松動現(xiàn)象，與此同時(shí)相位差的計(jì)算還為偏心率以及軸承其他參數(shù)的獲取提供了機(jī)會。通過振動監(jiān)測與造紙機(jī)同步監(jiān)測與診斷，獲取時(shí)域信號與頻譜，利用極坐標(biāo)形態(tài)展現(xiàn)出來。結(jié)合軸承監(jiān)測與振動監(jiān)測基本數(shù)值與運(yùn)行分析，判斷機(jī)械運(yùn)行期間的狀態(tài)，通過振動傳感器將其展示出來。

三、振動監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)發(fā)展

（一）振動監(jiān)測與生產(chǎn)控制系統(tǒng)運(yùn)行

振動監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)未來發(fā)展中，調(diào)整在線監(jiān)測狀態(tài)，針對軸承位置以及機(jī)械運(yùn)行監(jiān)測，增加油膜軸承維護(hù)設(shè)備，通過實(shí)時(shí)維護(hù)，保證軸承的正常運(yùn)行。一旦造紙機(jī)出現(xiàn)故障，第一時(shí)間進(jìn)行干預(yù)，否則設(shè)備會一直處于非正常運(yùn)行模式，對造紙質(zhì)量造成極大的影響，甚至系統(tǒng)運(yùn)行被迫終止。振動監(jiān)測針對這方面還需要加大研究力度，提高故障診斷的準(zhǔn)確性，擴(kuò)大故障診斷范圍。

（二）通用機(jī)械振動監(jiān)測成本

對于造紙機(jī)械故障診斷中，通用機(jī)械數(shù)量較多，種類多元化。在這種情況下，結(jié)合其安置位置比較分散，應(yīng)用環(huán)境特殊的特點(diǎn)，需要更好的制定振動監(jiān)測成本。當(dāng)前通用機(jī)械振動監(jiān)測成本非常高，尤其是故障診斷裝置方面。面對這種情況技術(shù)人員需要加大研究力度，在振動監(jiān)測系統(tǒng)中增加智能儀器，做到大范圍集中監(jiān)測，從而節(jié)省更多監(jiān)測成本。

（三）遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在振動監(jiān)測中的應(yīng)用，為振動監(jiān)測實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測提供了條件。結(jié)合當(dāng)前機(jī)械故障診斷技術(shù)為載體，滲透計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)立專門的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測點(diǎn)，通過傳感器以及網(wǎng)絡(luò)傳播方式將監(jiān)測的情況上傳到機(jī)械故障研究平臺，實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)械故障的遠(yuǎn)程監(jiān)控指導(dǎo)。

結(jié)束語：

綜上所述，振動監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)是現(xiàn)代造紙業(yè)發(fā)展的保障，是維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行以及有效控制設(shè)備故障的安全防護(hù)措施。了解振動監(jiān)測運(yùn)行以及故障診斷原理，為振動監(jiān)測與造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)未來發(fā)展提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈云海，張輝.振動監(jiān)測與現(xiàn)代造紙機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展[J].中國造紙學(xué)報(bào)，2013（01）：56-64.