儀表數據在卷包設備電氣故障診斷與維修中的應用

陳加紅，蔣文炤，劉 謙，胡利波，王德文

（貴州中煙工業有限責任公司畢節卷煙廠，貴州畢節 551700）

0 引言

對于卷煙生產企業來說，提高設備運行效率就是提高企業生產效率，這不僅有利于提高企業生產力水平、提高企業在行業的競爭力，也有利于企業在新時代激烈的行業競爭下成為領跑者。在生產高峰期，卷包設備每天24 h 不停運轉，易導致設備發生各種故障，造成設備不能正常運行，極大影響企業生產任務安排。新時代的煙草企業在保障安全和產品質量的前提下，不斷追求生產效率最大化，高效安全的故障診斷和維修處理措施是煙草生產企業提高生產效率的重要法寶。

1 卷包設備的特點

目前，隨著煙草行業不斷發展，卷煙生產設備也日益更新，種類眾多，傳動結構復雜，精度較高，維修難度大，近年來新型卷包設備不斷朝著大型化、自動化、信息化、智能化的方向發展[1]。卷煙包裝速度越來越高，控制逐漸復雜化，相應導致卷煙設備產生故障也較復雜，如包裝機組ZB416、卷煙機組ZJ119 等機型。

在同一卷煙生產企業內，生產設備類型呈現多樣化，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。通過以上多個生產流程，將煙絲原材料按照相關工藝標準卷制成合格的煙支，再通過煙支輸送設備輸送至下一工序包裝成合格煙包和煙條，條煙輸送設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構輸送至成品倉庫區。在整個生產工序都離不開電氣系統支撐參與，各部分設備結構功能不同，檢測系統眾多，故障診斷較為復雜。如果某一環節出現故障，將會產生鏈式反應，可能對整個生產流程的順利進行造成比較大的影響，導致卷包整組生產設備不能正常工作，嚴重影響企業生產能力。

2 卷包設備電氣故障的特征

2.1 隱蔽性

煙草生產企業的設備具有數量較多、體積龐大、結構復雜、精密性強等特征。各種不同的設備負責執行不同的工藝流程，完成不同工藝任務，其功能和結構存在很大差異。凡是通過PLC控制器進行控制的信號傳輸，在其內部和通信發生故障時，往往不容易被發現，增加了查找故障時的難度。而外圍線路故障，斷線破損時所造成的電氣設備故障相對容易查找。由于煙草生產設備自動化程度高，運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，在排除這類設備故障時困難較大，需要維修人員進行系統排查、縝密分析，并具備較強的專業技術能力，運用恰當的診斷方法才能最終確定故障原因。

2.2 多樣性

設備的種類不同，其控制原理也不相同。機械故障常常有規律地出現，而電氣故障則復雜得多，有時電氣故障的現象表現一樣，但其背后的故障原因和故障點卻各不相同，呈現多樣化的特點。例如，開關未檢測到當前機構工作位置報警停機，其原因可能是機械位置不當、開關損壞、開關線路不通、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，對各類設備的工作原理和結構熟悉，并結合相關的設備運行儀表數據，進行全面的分析和故障診斷經驗，將故障問題逐一進行排除。

2.3 偶然性

卷煙生產設備連續運行時間長，在運行中受到各種因素影響多，如停電停氣、操作不當、機械磨損、振動等，都有可能導致設備故障停機，設備故障具有不可預見性。其產生的根源在于外界周圍環境和設備內部運行偶然因素的作用，通常修復這類電氣故障所需要的時間較長、修復難度相應增加，維修人員所耗費的精力也更多，嚴重影響企業的生產效率。

3 卷包設備電氣故障診斷

近年來，隨著行業的快速發展，各煙草生產企業的設備不斷優化升級，智能化、自動化水平不斷提升，各生產企業充分利用數據采集功能，將各設備的生產性能數據傳輸匯總在后臺，統計分析各設備生產數據，為企業管理生產服務。同時，將設備停機分析，停機歷史統計、設備有效作用率、最大運行時間等作為設備正常運行指標，可根據設備數據狀態預判設備當前工作性能，通過統計發現停機最多的故障類別，對于頻繁停機的原因維修人員要進行準確分析追蹤和檢查，為故障診斷提供了新模式。

傳統的經驗診斷方法已經不能滿足現代化設備維修處理，新時代更高水平的自動化和智能化設備的需求，為了更好更快的發現故障點，需要改善傳統的設備故障診斷方法，在卷煙生產企業中已經不能單一的使用憑借過往經驗進行設備故障診斷，需要充分運用設備運行各項數據指標，利用新的傳感技術、信號分析與處理技術、計算機診斷系統以及智能監測系統，可以更好的檢測與診斷設備電氣控制運行情況。針對卷包設備結構原理的特點，提出針對性的設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。直觀診斷法主要運用問、聞、看、聽、摸、拉等措施，簡單來說表現在：

（1）問，就是詢問操作工故障發生前的情形、異常現象等。

（2）聞，即聞一聞設備是否有燒焦異常的氣味。

（3）看，看故障信息，看發生故障的部位情況。

（4）聽，聽異常聲音，如電機在運行中是否有不正常的響聲。

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

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

3.2 經驗診斷法

經驗診斷法是運用以往處理設備故障的經驗，對遇到同一類故障現象，根據以往處理故障的經驗總結出的規律和方法來判斷故障點。這種方法用的較多，對于簡單的故障現象能快速找到故障點，但對沒有遇到過的故障現象不適用。在維修設備時，電氣維修人員要科學合理地運用各種故障診斷方法，根據自身積累的工作維修經驗，對故障現象進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，對于復雜的故障現象易走彎路，特別是自動化、智能化水平高的設備不能準確快速判斷其故障點。

3.3 智能診斷法

智能診斷法充分運用設備上的傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器等，實時監測設備狀態，結合人工智能的方法理論，以系統工作原理，設備運行的儀表參數和設備運行狀態數據綜合推理，比較分析運算其邏輯關系，監測設備運行情況，跟蹤設備運行狀態，及時發現設備故障并能夠對出現的故障進行準確報警。一旦設備有異常情況，能迅速找到故障原因，必要時運用儀表測量，根據儀表測量數據結果，對于簡單不損壞配件的故障可采取一定的措施方法，保障設備在簡單處理后能夠正常運行。通過智能診斷方法快速找到故障原因和發生故障點，是提高維修效率的最有效方法。

當前，運用數據分析故障現象已成為故障診斷的主要方法途徑。傳統維修方法與智能診斷相結合，是新時代電氣故障診斷的主要方向，是智能復雜設備維修中常用的診斷手段，在電氣設備故障處理中發揮重要作用，在各行各業將會得到越來越多的應用。

4 卷包設備電氣故障維修處理措施

卷包設備維修故障處理要掌握設備結構及其工作原理、控制方式、工藝流程、邏輯關系，科學有效運用各種診斷方法，根據發生故障的現象，確定故障點，根據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備運行的穩定性和實效性，根據維修經驗，故障處理原則從易到難、由外至內，維修處理措施通常有儀表測量處理，調整參數和更換配件等來消除故障點。

4.1 根據故障現象確定故障點

當設備發生故障時，需要生產運行數據幫助分析故障原因，如工作電源電壓、電流、壓縮空氣壓力、真空壓力、溫度等，特別是停機時的運行參數指標、停機原因歷史記錄、停機統計分析等數據具有重要參考價值，這些數據都能幫助電氣維修人員判別設備發生的故障癥結所在。

當設備正常運行過程中，突然發生故障停機后，維修人員應該獲得有價值的故障信息，歷史運行記錄數據，特別是故障發生之前及發生瞬間的生產運行數據，有助于找出故障原因，對故障原因進行有效分析，幫助排除故障。此外，維修人員在判斷故障時應盡可能的收集設備參數信息，如伺服驅動器、變頻器的參數，各傳感器、儀表數據實時監控數值等，運用操作屏上的診斷工具，幫助分析設備故障現象，找出設備可能出現的故障問題，通過獲取到的設備信息和各種數據找出故障所在，為更好更快地排除設備故障奠定基礎。

一些復雜的故障現象，查找故障原因耗時費力，但找到問題癥結修復較快，有的故障也許只需修改某個參數，就能消除故障，有些故障現象簡單，容易找到故障點，但修復起來耗時較長，在拆裝設備，更換配件等情況花費大量時間，往往在處理故障時從最易解決的方法入手，如調整參數不能解決問題，再想辦法從其他方面著手。

4.2 利用儀表測量排查設備故障

維修人員在接到處理故障指令后，迅速達到設備維修現場，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生之前的現象和設備的工作情況，并進行現場檢查，觀察設備是否有異常聲音、表面破損、異常發熱和不正常的氣味等現象，在保障安全的情況下，能通電測試的設備最好通電觀察，便于掌握故障設備足夠多的信息，更好地排查故障點。有時在通電的情況下，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。

在處理多次發生故障的位置，要綜合以往處理情況，是否位于同一故障點，對以往多次發生故障的點需要仔細徹底檢查，不能讓此類故障頻繁引起設備停機，需要維修人員不斷跟蹤設備運行時產生的數據和運行狀態，并進行歸納總結分析原因，從根本上加以解決故障隱患。

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

4.3 規范故障處理措施

對于各種繁多的設備故障現象，維修方法種類也各不相同，維修人員遵守維修操作規程，進行規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、維修不規范而導致設備出現新的故障，為后續維修增加了難度，帶來新考驗，在維修時耗時費力，多走彎路，增加維修人員工作強度，給企業生產帶來不必要的經濟損失，因此，加強維修人員管理，規范維修操作方法，提高維修人員技術水平和專業素養，對降低設備故障率、提高設備運行效率有重要作用。對于設備在近期運行過程中產生的數據要充分留存，以備后期維護查詢使用，做好維修處理的故障現象、維修部位、維修換件、維修時間日期等記錄，加強維修換件存檔管理，從制度上提高維修處理質量，保障設備正常穩定運行。

5 結束語

設備儀表數據是設備維修診斷的重要依據，是隨著設備運行狀態不斷變化產生的結果，是反映設備運行性能和狀態的重要指標，其在故障診斷中有著重要作用，能幫助快速準確的判斷故障，提高設備運行效率，根據設備性能數據參數分析設備損耗，有針對性地進行故障維修。