茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的故障診斷技術(shù)分析

毛勝輝，戴明宏

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州 451460）

茶葉品質(zhì)不僅受到種植產(chǎn)地環(huán)境、茶葉品種的影響，還同茶葉加工、茶葉生產(chǎn)工藝有至關(guān)重要的聯(lián)系。為了推動(dòng)茶業(yè)自動(dòng)化、智能化、產(chǎn)業(yè)化的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)型，茶葉產(chǎn)品一般都會(huì)采用機(jī)械化加工工藝進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)茶葉加工節(jié)能化與標(biāo)準(zhǔn)化。然而，在利用機(jī)械化生產(chǎn)過程中，茶葉的品質(zhì)往往會(huì)受到機(jī)械加工條件嚴(yán)重影響，特別是當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)故障的時(shí)候，由于維修周期比較長，嚴(yán)重耽誤茶葉生產(chǎn)的交貨周期，影響茶葉加工的品質(zhì)，使得茶葉加工的質(zhì)量，無法滿足現(xiàn)代茶葉產(chǎn)品的要求。因此，把握茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備運(yùn)行過程中的故障死機(jī)常常出現(xiàn)，避免因?yàn)楣收蠈?dǎo)致的生產(chǎn)事故發(fā)生，需要對茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備及工藝深入研究。

1 茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備概述

茶葉機(jī)械化加工已經(jīng)趨于成熟化。將各個(gè)生產(chǎn)工藝的控制要求連接到關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備上，就能夠?qū)崿F(xiàn)茶園加工機(jī)械的一體化。在茶葉的生產(chǎn)加工過程中，不但有良好穩(wěn)定性，還有多功能性。

1.1 茶葉機(jī)械加工工藝及優(yōu)越性

茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備，集合了茶葉生產(chǎn)過程中的多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。主要包括茶葉殺青、茶葉理?xiàng)l、茶葉烘干。每個(gè)工藝過程都實(shí)現(xiàn)了多種機(jī)械加工設(shè)備的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了茶葉生產(chǎn)加工過程中一機(jī)多用的功能，這不僅減少了加工設(shè)備的占地面積，還縮短了機(jī)械加工過程中人為因素而導(dǎo)致的茶葉品質(zhì)下降問題。例如，微波茶葉殺青烘干一體機(jī)是利用微波輻射，一方面降低茶葉表面與內(nèi)部的水分實(shí)現(xiàn)茶葉殺青；另一方面，還能通過微波輻射時(shí)間控制茶葉的烘干效果，較好實(shí)現(xiàn)了茶葉多功能機(jī)械化生產(chǎn)。

1.2 茶葉機(jī)械加工工藝要求

茶葉的機(jī)械加工，主要是從傳統(tǒng)的純手工加工演變成自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)。所以，茶葉生產(chǎn)過程中對于加工工藝控制的要求比較高，特別是對茶葉加工的時(shí)間、溫度、通風(fēng)以及頻率有著嚴(yán)格的控制指標(biāo)。因此，茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的加工條件控制，一般是利用繼電器、PLC與單片機(jī)進(jìn)行控制。例如，PLC智能數(shù)字化處理技術(shù)，能夠?qū)⒉枞~生產(chǎn)設(shè)備上的溫度、頻率等參數(shù)進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換，以保障數(shù)據(jù)的有效傳輸，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流與遠(yuǎn)程控制。

2 茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的故障診斷技術(shù)

不可避免的是茶葉生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中，因?yàn)閮?nèi)部零件磨損或操作不當(dāng)?shù)仍颍苋菀讓?dǎo)致設(shè)備存在異常運(yùn)行。故而設(shè)備故障診斷技術(shù)，加速了這些問題的解決，也推動(dòng)茶葉生產(chǎn)有序、可持續(xù)發(fā)展。

2.1 茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備診斷技術(shù)

2.1.1 振動(dòng)診斷技術(shù)

其中，茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備診斷技術(shù)主要包括振動(dòng)診斷技術(shù)。其目的在于通過精密的診斷系統(tǒng)，準(zhǔn)確查尋設(shè)備出現(xiàn)故障的位置與原因，機(jī)械的振動(dòng)頻率就是非常敏感而有效的診斷信號(hào)。例如，一體化壓縮設(shè)備中，不可避免使用到電動(dòng)機(jī)遇皮帶輪的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，單運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶出現(xiàn)卡頓的振動(dòng)時(shí)，表明皮帶已經(jīng)拉伸過度，應(yīng)該盡快進(jìn)行皮帶的更換。現(xiàn)在的振動(dòng)診斷技術(shù)，一般是采用信號(hào)放大儀進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的采集，對比信號(hào)匯總的圖譜，從而實(shí)現(xiàn)故障的盡快發(fā)現(xiàn)。

2.1.2 溫度診斷技術(shù)

溫度信號(hào)查尋也是茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備故障診斷的有效方式。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程出現(xiàn)故障的時(shí)候，一般很容易導(dǎo)致局部溫度不正常化，表面這個(gè)部位的元件出現(xiàn)溫度信號(hào)異常。所以，溫度信號(hào)對于鐵質(zhì)機(jī)械故障檢測具有良好的效果。從初始利用溫度計(jì)進(jìn)行溫度測量，發(fā)展成紅外掃描器進(jìn)行溫度圖譜收集，加快了故障元件發(fā)現(xiàn)的可能性。尤其是通過收集到設(shè)備的各個(gè)元件與區(qū)域的溫度圖譜，基于此，結(jié)合時(shí)間間隔的溫度測量結(jié)果，就能夠非常容易發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的區(qū)域。

2.1.3 鐵譜剖析技術(shù)

此外，鐵譜剖析技術(shù)也是非常重要的故障診斷技術(shù)，其一般是運(yùn)用到冶金以及機(jī)械制造領(lǐng)域的機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷。盡管該技術(shù)還沒有正式運(yùn)用在茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的故障診斷，但是其在茶葉的生產(chǎn)加工有良好發(fā)展前景。因?yàn)椴枞~生產(chǎn)受到外界因素影響非常敏感，利用鐵譜剖析技術(shù)可以通過檢測機(jī)械元件表面的磨損顆粒物，準(zhǔn)確判斷設(shè)備的受損情況。

2.2 茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備診斷技術(shù)局限性

2.2.1 確定性信息故障檢測局限性

在茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的故障診斷過程，一般會(huì)通過檢測具體的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)故障出現(xiàn)位置、時(shí)間、種類等。通過信號(hào)的處理可以轉(zhuǎn)化成故障診斷的判斷依據(jù)。但是，對于確定性信息故障診斷的技術(shù)，主要分為信號(hào)處理方法、數(shù)學(xué)建模以及人工智能。目前，采用的方法一般是信號(hào)處理方法，這種方法在實(shí)際運(yùn)用過程中，存在偶然性是無法控制的。例如，對于烘烤溫度的信號(hào)檢測，僅僅是針對于烘烤箱中空氣的溫度，而不是茶葉水分的檢測，無法真正做到茶葉質(zhì)地的實(shí)際情況反映。而數(shù)學(xué)建模與人工智能還處于研究階段，并未真正運(yùn)用于茶葉機(jī)電設(shè)備。

2.2.2 不確定信息故障檢測局限性

對于無法通過信號(hào)檢測的故障，則統(tǒng)稱為不確定信息故障檢測。這一類故障存在很大的隨機(jī)性與偶然性。例如，生產(chǎn)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)不定期出現(xiàn)故障，包括電機(jī)過熱、轉(zhuǎn)速異常、噪音過大等等。不確定信息故障檢測與解決是不可避免的，其中存在很大的局限性的。所以，在茶葉生產(chǎn)過程中應(yīng)該建立高效的預(yù)測系統(tǒng)與機(jī)制。

3 茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的故障診斷技術(shù)優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)階段茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備信息故障診斷的局限性，我們應(yīng)該積極響應(yīng)及時(shí)檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、智能化檢測的診斷技術(shù)發(fā)展號(hào)召，推動(dòng)診斷技術(shù)水平的不斷提高。

3.1 降低人為操作故障的發(fā)生概率

首先，應(yīng)該降低人為操作故障的發(fā)生概率。茶葉生產(chǎn)盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、機(jī)械化的加工生產(chǎn)。在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，大部分會(huì)存在許多來自于人為因素干擾而導(dǎo)致故障出現(xiàn)。一體化設(shè)備操作人員，應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的技能培訓(xùn)與考核，只有通過專業(yè)化訓(xùn)練的技術(shù)人員才能上崗，有效的遏制因?yàn)槿藶椴僮鞫鴮?dǎo)致的故障出現(xiàn)，降低今后機(jī)電一體化壓縮設(shè)備故障診斷的工作開展難度。

3.2 提高機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確度

其次，需要不斷提高茶葉機(jī)電一體化壓縮涉及故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確度。只有高效化的診斷檢測技術(shù)與設(shè)備，才能夠盡可能的縮短檢修的時(shí)間，降低因?yàn)樵O(shè)備故障導(dǎo)致生產(chǎn)損失。所以，設(shè)備檢修過程主要包括了機(jī)電制造技術(shù)、設(shè)備維護(hù)與安裝等環(huán)節(jié)。除此之外，對于故障診斷的設(shè)備要求非常高，無論是設(shè)備功能、質(zhì)量還是靈敏度上都有不同需求。因此，只有不斷提高檢測設(shè)備的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，才能夠快速實(shí)現(xiàn)故障的檢修工作的完成。

3.3 構(gòu)建基于云網(wǎng)絡(luò)傳感器實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)

不可確定信息故障的檢查需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，才能夠保障設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，通過構(gòu)建基于云網(wǎng)絡(luò)傳感器，實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)一體化壓縮設(shè)備故障診斷。尤其是云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳感器的結(jié)合，能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)恢復(fù)兩個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行，定性與定量技術(shù)對設(shè)備主要元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠第一時(shí)間預(yù)測出一體化壓縮設(shè)備出現(xiàn)故障的位置與時(shí)間，極大減少了因?yàn)樵O(shè)備故障對茶葉生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的影響。

4 結(jié)論

茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備是綜合性能非常高的設(shè)備，對于生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)精度要求較高，只有通過積累豐富的茶葉加工經(jīng)驗(yàn)與長時(shí)間的研究實(shí)驗(yàn)，才能夠進(jìn)行一體化設(shè)備故障的診斷。為了保證設(shè)備的有序化、正常化運(yùn)行，應(yīng)該不斷開發(fā)具有較高準(zhǔn)確度的診斷技術(shù)，盡可能降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，為了不斷完善一體化壓縮設(shè)備的診斷技術(shù)，還需要在人員、設(shè)備以及技術(shù)上，都進(jìn)行優(yōu)化與完善，結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感設(shè)備技術(shù)等，保證故障診斷能夠快速的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)茶葉機(jī)電一體化壓縮設(shè)備的可持續(xù)發(fā)展。

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