煙機設備故障診斷智能化流程及日常維護策略研究

鐘東懷

（四川中煙工業有限責任公司成都卷煙廠，四川 成都 610000）

隨著經濟持續下滑的壓力和各方面的控制措施的落實，以及人們對煙草的健康保護意識的提高，使煙草工業的發展陷入了一個更大的困境。為了提高煙葉行業的質量和效益，卷煙機的功能起著重要的作用，必須加強對設備的管理，確保卷煙機的正常運轉。在使用卷煙設備時，要有專門的人員進行設備的維修。

1 故障診斷的發展概述

1.1 國內外故障診斷技術發展狀況

美國、日本、歐洲等20 個20 世紀60 年代初期的富裕國家對設備診斷技術進行了大量的探索，其中在航天、核電、電力系統等行業得到了廣泛應用。80 年代早期，在國內，裝備故障檢測技術在石化、冶金、電力等行業得到了廣泛的應用，90 年代后，設備故障診斷技術已廣泛應用于國民經濟的各大行業，如交通、礦山、化工、能源、航空、核工業等行業。尤其是在石化、電力、冶金等行業，它的應用越來越廣泛。目前，我國冶金工業中采用的故障診斷技術，可以對潛在的故障進行預測，并在故障出現前進行預警，避免了原材料的大量浪費和產品不符合標準。車輛的故障檢測技術在家用汽車上得到了廣泛的應用，通過對故障代碼的分析，該系統能方便地判斷出失效的部位、類型、原因。

1.2 煙草工業中的故障檢測技術進展

在卷煙設備的故障診斷方面，目前還處在初級階段。PROTOS-M5/M8 等國外先進型號已經裝備了部分在線狀態監控裝置，但是只能反映出裝置的操作動向，技術人員依據儀器上的資料，根據自己的經驗來進行判定，無法進行智能判定，也無法進行遠程診斷。上海某煙草CNC科技有限公司研制的健康診斷系統，僅能對設備進行整體故障診斷，而不能進行故障預警，無法準確地判定出故障的部位和種類，也不能進行智能化的維修。基于健康診斷系統，開發了一種智能化的故障診斷和維護功能，能夠對煙機設備的故障和類型進行實時、精確的診斷，同時，利用遠程傳送報警信號，仿真實際情況，解決問題，實現準確維護，是煙草工業中一種新技術。在不斷變化的市場環境下，科技水平不斷提高，使煙草設備智能化、大型化、高速化。提高了準確率和速度，并出現了更多的故障。如果不能及時、有效地處理，將會引起連鎖效應，造成生產線的停產，嚴重地危及員工的生命。機械設備的故障診斷技術必須跟上時代的步伐，改變過去依靠經驗判斷的老式故障診斷技術，已不能滿足現代企業的生產需求。煙草工業要按計劃進行定期維修。

2 智能診斷和維修煙草機械設備的必要性

2.1 智能的煙機設備的檢測與維修，降低故障和生產損耗

針對卷煙機械的故障進行智能化的測試與維修，以適應卷煙行業向柔性化、智能化、精細化發展的需求。實施“智慧煙草廠”戰略的一個主要目的是要建設好“智能工廠”。傳統的卷煙生產模式已不能滿足當前形勢，而隨著煙草公司的信息化，對其進行全面的生產和經營工作的要求也越來越高。煙草工業向柔性、智能、精細轉變是煙草工業發展的必然方向。為推動煙廠的精益制造，對煙機的故障進行正確的判定與維修，能有效地降低維修和設備事故，提高卷煙生產的各項經濟指標。在我國煙草企業向現代化、智能化、信息化管理轉型過程中，在生產和管理方面都有了新的需求，新要求促進整個煙草行業發展更加穩定持久，這也是社會發展進程中，煙草行業緊隨時代發展的印記。在推動煙廠精益化經營的同時，必須注重準確判斷、準確維修和精準的保養。這三項措施能大大提高維護設備的經濟性，在設備發生故障時，也能夠在較短的時間內解決故障問題，減少生產的經濟損失，為煙草企業的各項經濟目標創造了有利條件。

2.2 卷煙設備故障診斷及維修的智能化分析

在智能化設備的故障診斷中，需要對各種設備進行細致的檢查和篩選，并對其工作狀況進行各種指標的收集，并對其進行參數建模。這樣做的目的是能夠及時對各項參數進行分析、比對，一旦卷煙設備出現故障，可以第一時間把參數結果與存儲的故障模型進行一一對比，快速有效地發現問題、分析問題以及解決問題。此外，還可以建立預警機制，最后，將智能裝備的潛在故障、類型、故障排除等信息，通過通訊終端，組織有關主管、技術人才進行例行的檢修和保養。在卷煙機械設備的智能化維修中，要根據各種設備研制出一套完整的設備失效記錄，把故障維修與設備維護或者是模擬故障排查方案提前做好，那么，在日常的智能診斷與維修時，就可以提前提供一整套維修故障和排查故障方案，這給維修技術人員的工作帶來了極大的便利，大大縮短了維修護理的工作時間，以期達到智能維護設備的重要目標。

3 卷煙機械設備維護中存在的問題

3.1 缺乏健全的維護機制

根據目前國內卷煙機設備維修工作的現狀，許多卷煙機設備的運行狀況不能從生產實際出發，建立健全的管理體系，造成了許多矛盾和問題。如監督機制不健全，設備的日常維護管理工作不夠重視，日常巡查工作加強，但形式上和表面上的問題比較嚴重，不能真正地完成設備檢修和清掃工作。一些設備經理在維修過程中，由于技術和技術水平有待提高，致使設備在使用過程中發生的一些小問題不能及時發現，在長期的操作中，這些小問題不僅會影響卷煙機的工作，還會對卷煙機的質量造成一定的影響。

3.2 工作人員水平亟待提高

為了保證卷煙機設備的正常運行，要求員工的專業技能和綜合素質都要符合要求，如果員工的技術水平不高，不具備良好的職業道德，在使用卷煙機械設備時，不能按照程序和程序來進行操作，勢必會影響產品的質量和效率，如果出現問題，就會引起一系列的安全事故，給公司帶來巨大的經濟損失。一些新入職的工人由于對設備的使用不熟悉，加之管理部門沒有對其進行及時的培訓和指導，導致許多工作人員的工作失誤。有的公司在經營過程中沒有形成良好的獎勵與懲罰機制，有的員工工作態度不端正，對自己的工作不夠重視，經常出現不規范的操作，往往會蒙混過關，而公司卻沒有對此進行相應的處罰。在沒有建立健全的評價體系的情況下，無法充分發揮職工的主動性和主動性，難以有效地指導職工的自主學習，提高他們的綜合素質和能力，這就成為卷煙機設備維修工作的瓶頸。

4 設備故障主要特點及原因

4.1 設備故障特點

與其他工業機械相比，煙草工業的生產設備體積較小，因此部件更加精致。由于設備的精密，所以很難找到故障的根源，而且檢測設備的精度也不夠，不能及時檢修。另外，因為這些設備都是精密的，每個元件都是緊密連接在一起的，一旦有一個零件發生故障，就會引起連鎖效應，從而造成整個系統的癱瘓。

4.2 PROTOS 70 卷煙機常見電氣故障

PROTOS 70 型卷煙機是目前國內卷煙生產中應用比較廣泛的一種，具有生產能力穩定、維護簡單等特點。但作為一種典型的產品，它的電氣控制系統因為早期的設計而落后，并且由于不能準確地顯示出一些故障，所以必須針對這些問題進行針對性的維護。常見的問題有機組故障顯示沒有異常，但機組無法啟動，打印位置無法調節等。

4.3 GDX1、GDX2 包裝機電氣故障

在包裝機停機時，停機較慢，其產生的原因如下：（1）電動機零轉速2K3、轉速基準繼電器2K14 等與主機馬達操作的繼電器接觸不良；（2）電動機抱閘制動失效；（3）變頻調速系統的參數發生改變。

目前，GD 系列包裝機是我廠的主力機型，其電氣故障有以下幾種原因：（1）設備布線太松，接觸不良；（2）設備在使用過程中經常受到外力作用，造成了內部銅絲的老化和斷裂；（3）當采用PLC 對包裝機械進行控制時，由于網絡系統的失效，或是由于網絡連接部位的接觸不當而造成的。

4.4 設備運行參數錯誤

通常，在采購完產品后，公司會針對企業的工作和制造需求，對其進行專門的設定。然而，在實際應用中，經常會出現一些參數不正確的現象，這種故障通常是因為當電池的電量用完或者重啟后，會把參數調回到缺省狀態，從而造成電器不能正常工作；或在一些不必要的功能打開后，使裝置自身在工作中產生沖突，最后引起各種情況的出現；還有一些設備在設計初期與企業的實際應用需求存在差異，從而造成了設計錯誤等。這些參數誤差問題將直接影響卷煙機組的正常工作。

5 煙機設備故障智能診斷與維護分析

5.1 故障智能診斷

（1）一種轉動（周向轉動）部件的故障診斷（transfer）。在卷煙設備中，常見的故障是由軸、軸承、齒輪、帶輪等部件構成的傳動裝置和旋轉輪體。當工程結束時，可以清晰地看到哪些零件有故障、什么故障（如磨損、損壞、斷裂等）和故障的嚴重性。故障診斷原則：當齒輪轉速達到某一轉速時，或使輪體轉動時，就會發生振動；采用振動檢測元件對振動速度和加速度進行檢測，并及時進行記錄，各部件在正常狀態下的振動值均處于某個區間，當該值發生變化或超過一定范圍時，則表示該系統或部件出現了故障或潛在的故障。

（2）可移動部件不轉動的故障診斷。排除轉動部件以外的故障，剩下的基本不能轉動的可動件，是包裝機械的主要失效形式。在工程完成后，可以清楚地了解到部件是否有磨損或不適當的地方。故障診斷原則：在正常情況下，無轉動的可移動部件在運行周期內均按一定的軌道進行運動，當其偏離預定軌道時，則表示部件的磨損或位置設置不當；利用位移傳感器對工件的運動進行測量，從而判斷出零部件有無故障或潛在的故障。

（3）其他的故障檢測，如流體和溫度。這種故障具有瞬時現象，即瞬息萬變，但由于當前的設備中的顯示元素大多是按平均法進行的，而且沒有任何的記載，所以很難在維護中被檢測出來。診斷原理：目前的卷裝機使用的流體有正負壓、膠水、潤滑油等，通過改變溫度來完成熱密封。如果不發生變化，儀器就會檢測到，但如果出現波動，很可能會影響設備的操作和質量，而且很難判斷。采用電子儀器對其進行監測和采集，超過一定的范圍，能有效地預防這種故障。

（4）搜集一些數據，以便進行裝備的維護管理。通過對設備速度、不合格品的清除等數據的采集與監控，能夠有效地對設備進行監控。比如，通過裝置旋轉速度的改變，可以判定裝置的工作狀況，以及不合格產品在特定時間或區域的情況。可以對設備和人員狀態進行分析，并能用管理方法消除異常。

5.2 設備智能維護

（1）對維護計劃的通知。通過對故障的發展趨勢、維持狀態和結果的分析，以判斷是否應該馬上停止維修，或者在合適的時間重新進行檢修。

（2）提供一種最優的維修計劃。根據故障的情況和嚴重程度，以及不同的故障階段，給出了相應的維修計劃。該方案是目前最優的方案，當技術人員對裝置的理解和經驗的積累，可以用更好的方案來代替。

（3）實時的維護作業指南。該指南是全程的，其中包含維護準備工作的準備、維護程序的標準化操作流程、維護技術要點、規范和標準、后期維護的需求和要求。利用虛擬現實技術，實現了現場技術人員的實地教學，搭建了維護指導模式的預演和維護場景。

（4）測試維護效果。盡管可以全程指導維修，但由于安裝調試經驗的差異，維修效果也會有差異，該系統能夠對設備的維護情況進行檢測，并出具維護結果的報表，使維護工作取得最好的結果，保證維護工作的連續性。

該工程實施后，除了維護計劃和維護人員的維護外，整個系統都是智能化的。

6 結語

目前，煙機設備的故障維護與故障排查主要依靠的是技術人員自身的專業技能，且在處理故障問題方面仍存在不足，隨著智能化項目不斷覆蓋整個煙草領域，相關技術人員隊伍不斷在壯大，專業技能更是處于提升階段。煙葉機械的故障檢測技術已成為當前煙葉行業研究的熱點，而隨著計算機技術的飛速發展，其故障檢測技術已逐步朝著智能化方向發展?？萍歼M步也是推動煙草產業發展的重要因素。對煙草機械設備進行智能化診斷和維修的主要技術進行了深入的研究，并對其進行了智能化的診斷和維修，以保證其在外部環境的影響下仍能正常工作。