現代化造紙機械設備的應用，一方面大大促進(jìn)了造紙生產(chǎn)的發(fā)展，另一方面也潛伏著(zhù)一個(gè)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。

現代造紙機械監診學(xué)的宗旨就是運用當代科技的新成就發(fā)現設備的隱患, 以期對設備事故防患于未然，具體說(shuō)它是通過(guò)獲得造紙機械設備在靜止或運行中的狀態(tài)信息，并參考設備過(guò)去的運行經(jīng)歷，來(lái)獲得設備的實(shí)時(shí)狀況，并推斷未來(lái)的趨勢，從而確定必要的維修策略。

國內發(fā)展經(jīng)歷了4個(gè)階段：

— 引進(jìn)消化階段(80年代中后期)；

— 自行開(kāi)發(fā)、應用在線(xiàn)監測與故障診斷技術(shù)裝置階段(90年代初中期)；

— 研制出與國際接軌的大型設備狀態(tài)監測與故障診斷系統(90年代中后期)；

— 具有智能化特征的遠程通訊及網(wǎng)絡(luò )化監測診斷系統(當前)

目前，國內檢測技術(shù)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

1）傳感器技術(shù)研究：傳感技術(shù)是反應設備狀態(tài)參數的儀表技術(shù)。國內先后開(kāi)發(fā)了各種類(lèi)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(kāi)發(fā)的傳感技術(shù)有光導纖維、激光、聲發(fā)射等。

2）關(guān)于信號分析與處理技術(shù)的研究：從傳統的譜分析、時(shí)序分析和是與分析，開(kāi)始引入了一些先進(jìn)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(lèi)方法的引入彌補了傳統分析方法的不足。

3）關(guān)于人工智能和專(zhuān)家系統的研究：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(zhuān)家系統”，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：比如旋轉機械神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )分類(lèi)系統等的研究已經(jīng)得到了應用，取得了滿(mǎn)意的效果。

5）關(guān)于診斷系統的開(kāi)發(fā)與研究：從單機巡檢與診斷到上下位機式的主從機結構，直至以網(wǎng)絡(luò )為基礎的分布式系統的結構越來(lái)越復雜，實(shí)時(shí)性越來(lái)越高。

6）專(zhuān)門(mén)化與便攜式診斷儀器和設備的研制與開(kāi)發(fā)。

現代造紙裝備的連續、高速、復雜、大型、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)決定了狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)系統具有重大價(jià)值，使得故障診斷技術(shù)越來(lái)越重要。

為了切實(shí)保障造紙設備的可靠性、安全性和有效性，迫切需要建立一個(gè)監控系統來(lái)監督設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測系統變化和故障信息，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)對確保機械設備的安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節約維修費用以及防止環(huán)境污染均起到重要作用。 

造紙設備狀態(tài)監測，是指用人工或專(zhuān)用的儀器工具，按照規定的監測點(diǎn)(設備及部位)進(jìn)行間斷或連續的(周期)監測，掌握設備運行所處于的狀態(tài)(狀態(tài)識別)，有壓力、流量、溫度、振動(dòng)與噪聲等等。

造紙設備診斷，是指在設備運行中或基本不拆卸的情況下，根據設備的運行技術(shù)狀態(tài)，判斷故障的部位和原因，并預測設備今后的技術(shù)狀態(tài)變化。

現代造紙機械監診的根本目的就是要保證造紙設備的安全、穩定、長(cháng)周期、滿(mǎn)負荷、優(yōu)良運行，主要為：

— 對造紙設備運行中各種異常狀態(tài)做出及時(shí)、正確、有效的判斷，預防和消除故障，或者將故障的危害性降低到最低程度；

— 對設備運行進(jìn)行必要的指導，確保運行的安全性、穩定性和經(jīng)濟性；

— 通過(guò)狀態(tài)監測，為提高設備性能而進(jìn)行的技術(shù)改造及優(yōu)化運行參數提供數據和信息。 

現代造紙機械監診學(xué)研究的內容主要包括以下三個(gè)環(huán)節：

1）特征信號的采集：這一過(guò)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、高穩定的傳感測試信號。國內傳感器類(lèi)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備故障有關(guān)的特征信息，與正常信息只進(jìn)行對比，這一步就可以稱(chēng)之為狀態(tài)檢測。

目前，小波分析在這方面得到廣泛應用，尤其是在旋轉機械的軸承故障診斷中。

基于相空間重構的GMD數據處理方法也剛剛開(kāi)始研究，此方法對處理一些復雜機械的非線(xiàn)性振動(dòng)，從而進(jìn)一步預測故障的發(fā)展趨勢非常有效。

3）判斷故障種類(lèi)：從上一步的結果中運用各種經(jīng)驗和知識，對設備的狀態(tài)進(jìn)行識別，進(jìn)而做出維修決策。

這一步關(guān)鍵是研究系統參數識別和診斷中相關(guān)的實(shí)用技術(shù)，探討多傳感器優(yōu)化配置問(wèn)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(zhuān)家系統等在設備故障診斷中的應用。

造紙機械設備在劣化進(jìn)程中, 基本遵循以下規律。

Ⅰ期：稱(chēng)為磨合期：指的是新設備設計、裝配后的跑合階段, 這個(gè)階段故障率較高。故障率與零部件的設計、制造、裝配質(zhì)量關(guān)系密切。一般設備的劣化曲線(xiàn)不包括這一期。

Ⅱ期：正常使用期：指的是機器在經(jīng)過(guò)第Ⅰ期后, 已經(jīng)處于穩定狀態(tài), 進(jìn)入正常使用階段。這個(gè)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(guò)對機器進(jìn)行必要的測量和診斷，可以及時(shí)發(fā)現設備在某一階段處在哪一期, 避免設備提前進(jìn)入耗損期或發(fā)生故障。

診斷一詞來(lái)源于中醫學(xué)中的望、聞、問(wèn)、切, 辨證施治八字訣，而這幾個(gè)字也充分體現了設備故障診斷的全過(guò)程。

機械故障診斷基本過(guò)程和原理：

在機械設備運行的劣化進(jìn)程中，會(huì )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)生的信號用適當的傳感器轉化為電信號，再對所采集來(lái)的電信號進(jìn)行處理、提取其特征，從而進(jìn)行故障診斷。

故障診斷技術(shù)的實(shí)質(zhì)工作和核心目標是：

1) 掌握設備的運行狀態(tài)；

2) 確定設備運行正常與否；

3) 預測設備的可靠性；

4) 預測設備能安全運行的時(shí)間；

5) 發(fā)現早期故障；

6) 預測故障的發(fā)生、發(fā)展趨勢。

現代造紙機械監診學(xué)的工作原理：

在設備監測和故障診斷技術(shù)中，異常及故障的表現叫做征兆，征兆的特點(diǎn)叫模式。

要將故障征兆進(jìn)行分類(lèi)（如振動(dòng)、噪聲、變形、殘留物、松動(dòng)、斑點(diǎn)、坑、斷裂等），弄清故障類(lèi)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(lèi)別后，可根據故障機理預測其發(fā)展情況，提出相應對策。

它包括四方面的工作內容：

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備實(shí)際狀態(tài)的各種信號——溫度、應力、振動(dòng)等）。建立起來(lái)的狀態(tài)信號屬于初始模式。

2、特征提?。簩⒊跏寄Ｊ降臓顟B(tài)信號通過(guò)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：根據理論分析結合故障案例，采用數據庫技術(shù)所建立起來(lái)的故障檔案庫為基準模式，把待檢模式與基準模式進(jìn)行比較和分類(lèi)，即可區別設備的正常與異常。

4、預報決策：經(jīng)過(guò)判別，對屬于正常狀態(tài)的設備可繼續監視；對屬于異常狀態(tài)的設備則要查明故障情況，做出趨勢分析，估計其發(fā)展和可繼續運行的時(shí)間及提出控制措施和維修決策。

幾種常規檢測診斷技術(shù)：

1）振動(dòng)監測診斷技術(shù)

造紙機械狀態(tài)的振動(dòng)檢測與故障診斷是對設備所產(chǎn)生的機械振動(dòng)進(jìn)行信號采集、數據處理后，根據振幅、頻率、相位及相關(guān)圖形所進(jìn)行的故障分析。

它利用正常設備與故障設備振動(dòng)特性(位移、速度、加速度、聲響等)的差異來(lái)判斷故障，根據對振動(dòng)信號的測量、處理、分析及識別來(lái)判斷設備運行是否存在問(wèn)題，進(jìn)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的措施。

振動(dòng)監測用于監測轉軸組件的平衡性能和滾動(dòng)軸承、傳動(dòng)齒輪的沖擊和噪聲，具有方便、準確、靈敏的特點(diǎn)，是比較有效的監測手段。

2）油樣分析技術(shù)

油樣分析監測技術(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(jìn)行的理化分析。

通過(guò)對潤滑油的粘度、閃點(diǎn)、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(shí)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)

應用各種儀器測量機械運轉時(shí)的性能參數，從而判斷機械性能降低程度以及機械性能是否滿(mǎn)足使用要求。

一般通過(guò)機械設備性能參數下降程度來(lái)決定它何時(shí)修理。此項監測系統通過(guò)對波形的診斷比較，可以較準確地判別液壓系統中液壓泵吸空，溢流閥卡滯等故障，結合壓力表、流量計和輔助診斷可以判斷液壓泵輸出功率，液壓系統的泄漏等故障。

4）無(wú)損檢測技術(shù)

無(wú)損檢驗是一種從材料和產(chǎn)品的無(wú)損檢驗技術(shù)中發(fā)展起來(lái)的方法，它是在不破壞材料表面及內部結構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(xiàn)、γ射線(xiàn)、聲發(fā)射、摻透染色等。這一套方法目前已發(fā)展成一個(gè)獨立的分支，在檢驗由裂紋、砂眼、縮孔等缺陷造成的設備故障時(shí)比較有效。

5）一些現代監測診斷技術(shù)

— 計算機輔助監測診斷技術(shù)

— 機械專(zhuān)家診斷系統

— 遠程網(wǎng)絡(luò )控制系統的故障診斷

— 混合故障診斷技術(shù)

現代造紙機械監診學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢：

現代造紙設備故障診斷技術(shù)與當代前沿科學(xué)的融合是設備故障診斷技術(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(lái)說(shuō)表現在如下方面：

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(lái)，激光技術(shù)已深入發(fā)展到振動(dòng)測量和設備故障診斷中，并且己經(jīng)成功應用于旋轉機械對中等方面。

2) 與最新信號處理方法 相融合

隨著(zhù)新的信號處理方法在設各故障診斷領(lǐng)域中的應用，傳統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(jìn)展。

3) 與非線(xiàn)性原理和方法的融合

機械設備在發(fā)生故障時(shí)，其行為往往表現為非線(xiàn)性特征。如旋轉機械的轉于在不平衡外力的作用下表現出的非線(xiàn)性振動(dòng)。

隨著(zhù)混沌與分型幾何方法的日趨完善，這類(lèi)問(wèn)題畢將得到進(jìn)一步解決。

4) 與多元傳感技術(shù)的融合

現代化大生產(chǎn)要求對設備進(jìn)行全方位、多角度的監測與維護，以便對設備的運行狀態(tài)有整體的、全方面的了解。

因此，在進(jìn)行設備故障診斷時(shí)，可采用多個(gè)傳感器同時(shí)對設備的各個(gè)位置進(jìn)行監測，然后按照一定的方法對這些信息進(jìn)行處理，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法。

5) 與現代智能方法的融合

現代智能技術(shù)包括專(zhuān)家系統、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、進(jìn)化計算等。

現代智能方法在設備故障診斷技術(shù)中己得到了廣泛的應用，隨著(zhù)智能科技的不斷發(fā)展，設備狀態(tài)的智能監測和故障診斷將是故障診斷技術(shù)的最終目標。

隨著(zhù)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(jìn)步，故障診斷方法呈現向復合式、綜合化方向發(fā)展的趨勢，且設備故障檢測診斷技術(shù)的準確性會(huì )越來(lái)越高，操作使用越來(lái)越方便，在設備維修中會(huì )起著(zhù)越來(lái)越重要的作用，它可以直接提高企業(yè)設備管理和維護水平，提高企業(yè)效益和國際競爭力。

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