維護(hù)技術(shù)的演變
在工廠和機(jī)器領(lǐng)域，設(shè)備的可靠與穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于生產(chǎn)效率的重要性不言而喻，傳統(tǒng)的維護(hù)通常是依賴于經(jīng)驗(yàn)豐富的技師通過類似于醫(yī)生的“望、聞、問、切”的方式進(jìn)行判斷，這存在的問題在于必須依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)-對(duì)于新手則難以具備，即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富者，也會(huì)有感覺不準(zhǔn)確的時(shí)候，并且也無從判斷實(shí)際的根源-因此，傳統(tǒng)的維護(hù)均是一種事后控制，或稱為被動(dòng)維護(hù)，它往往是在設(shè)備故障已經(jīng)發(fā)生情況下進(jìn)行維護(hù)，會(huì)造成生產(chǎn)的停機(jī)甚至較大的損失，為了預(yù)防未知的潛在故障，大型連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)往往采用“大修”的辦法，在一個(gè)固定的時(shí)間里停機(jī)然后更換所有關(guān)鍵生產(chǎn)部件，確保對(duì)未知的潛在故障的提前預(yù)防，當(dāng)然，這會(huì)損失一部分剩余價(jià)值，有時(shí)候，被更換的部件可能還能繼續(xù)使用，而且，大量的備件也會(huì)占用企業(yè)資金和倉庫資源。
預(yù)測(cè)性維護(hù)的好處
新一代的維護(hù)技術(shù)正在快速成長，基于對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備和故障多發(fā)、易于故障的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，使得潛在的故障在未發(fā)生之前即被發(fā)現(xiàn)，而且它帶來的好處還不僅僅如此
--及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題制定維護(hù)計(jì)劃;
--通過工藝分析改善機(jī)器結(jié)構(gòu)一勞永逸的解決問題;
--充分使用機(jī)器的最大使用價(jià)值;
--減少停車，提升生產(chǎn)效率;
據(jù)第三方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)能夠降低25%-30%的維護(hù)成本，提升生產(chǎn)效率30%左右，因此，它是目前最為流行的維護(hù)技術(shù)。
預(yù)測(cè)性維護(hù)是基于現(xiàn)代的控制技術(shù)的集成而實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)生產(chǎn)過程中的相關(guān)參量進(jìn)行監(jiān)控，從而反映機(jī)器的相應(yīng)故障，例如：電機(jī)的溫升、電流超限、電導(dǎo)率的變化均能反映系統(tǒng)相應(yīng)的潛在故障。
很多自動(dòng)化行業(yè)的公司都投入開發(fā)了預(yù)測(cè)性維護(hù)的產(chǎn)品和系統(tǒng)，來自奧地利的貝加萊(Bernecker + Rainer)也開發(fā)了其稱為ConMon的系統(tǒng)，它是一個(gè)具有靈活實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，可以集成于機(jī)器本身，也可以與流程中的APROL DCS集成，是一個(gè)“開箱即用”的狀態(tài)監(jiān)測(cè)解決方案。
預(yù)測(cè)性維護(hù)原理
頻譜分析法是最為常用的預(yù)測(cè)性維護(hù)分析技術(shù)，因?yàn)槊糠N機(jī)械特征頻率都會(huì)對(duì)應(yīng)某種故障，可以根據(jù)機(jī)械特征頻率的變化來確定故障問題和嚴(yán)重程度。
轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械經(jīng)常的故障包括不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、彎曲、磁拉力不平衡等，通?？梢酝ㄟ^振動(dòng)測(cè)量來分析系統(tǒng)機(jī)械故障。
首先，測(cè)量單元可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的速度、加速度、位移進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)入信號(hào)分析與處理，通過對(duì)包絡(luò)譜的濾波解析出固有故障頻率并通過FFT(傅里葉變換)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流和解調(diào)處理，送往專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)通過對(duì)特征頻率的分析，可以判斷出工頻、二倍頻、共振等問題的根源，然后報(bào)告系統(tǒng)可以為中央控制室發(fā)送監(jiān)測(cè)報(bào)告，預(yù)警系統(tǒng)故障。
預(yù)測(cè)性維護(hù)原理圖
振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的常見值
位移峰峰值:分析在正負(fù)兩個(gè)方向的振動(dòng)距離;
速度有效值：振動(dòng)速度的均方根，它可以反映出振動(dòng)的劇烈程度;
加速度峰值：用于評(píng)估滾動(dòng)軸承和齒輪的狀態(tài);
高頻加速度包絡(luò)有效值。
常見機(jī)械故障
● 負(fù)載不均衡;
● 偏心(不對(duì)中);
● 軸承磨損;
● 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成的共振;
原始信號(hào)采樣
貝加萊的振動(dòng)測(cè)量是基于IEPE壓電式加速度傳感器進(jìn)行采樣的，它是24位精度的4通道IEPE傳感器輸入，內(nèi)部采樣頻率可達(dá)51.2kHz，分辨率100mg，通過IEPE通道到達(dá)CM4810模塊，該模塊可以實(shí)現(xiàn)基于原始值的數(shù)據(jù)分析、包絡(luò)檢測(cè)，能對(duì)峰值頻率、峰值因數(shù)、尖峰原始參數(shù)、偏度原始參數(shù)、峰態(tài)原始參數(shù)、RMS加速度、RMS加速度包絡(luò)譜、RMS速度包絡(luò)譜進(jìn)行計(jì)算。
包絡(luò)信號(hào)
振動(dòng)分析與報(bào)告
在系統(tǒng)中可以對(duì)各種故障進(jìn)行分析，這是一個(gè)專家系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)械頻率和故障之間的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，建立了關(guān)系模型，通過獲取的相關(guān)采樣數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)故障的直接顯示，為機(jī)器操作和維護(hù)人員提供報(bào)警和報(bào)表。
振動(dòng)分析工具
解決方案的靈活性
貝加萊的ConMon既可以集成到機(jī)器的單機(jī)控制作為獨(dú)立的系統(tǒng)，也可以集成到APROL DCS中，作為整個(gè)生產(chǎn)工廠或流程生產(chǎn)的一個(gè)功能單元。
應(yīng)用舉例
目前，基于B&R的ConMon的應(yīng)用已經(jīng)為包裝、塑料和印刷等機(jī)械領(lǐng)域的客戶所關(guān)注，并且在過去已經(jīng)有較多的前沿制造商在集成ConMon于設(shè)備上，以便能夠?yàn)榭蛻魩砀蟮南到y(tǒng)運(yùn)行便利性。
作為最為頂級(jí)的包裝機(jī)械制造商，KRONES在其Contiform 3吹塑成型機(jī)上，為了提高設(shè)備的運(yùn)行效率，給終端客戶更為便利的維護(hù)，對(duì)主凸輪、解除和鎖定凸輪組的潤滑進(jìn)行了監(jiān)控，通過對(duì)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)采樣可以分析出系統(tǒng)欠缺潤滑時(shí)的機(jī)械特征頻率，從而及時(shí)為維護(hù)人員報(bào)警，以便及時(shí)的進(jìn)行潤滑維護(hù)處理-可以在生產(chǎn)停機(jī)時(shí)，也可以為設(shè)備提供備件計(jì)劃。
較差潤滑時(shí)的機(jī)械特征頻率
作為全球最知名的塑料機(jī)械制造商之一，Starlinger在其塑料循環(huán)系統(tǒng)recoSTAR里集成了B&R的預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)，通過對(duì)裁切單元裁切刀的振動(dòng)測(cè)量，可以分析其刀的磨損狀態(tài)，從而使得維護(hù)人員可以及時(shí)的制定何時(shí)去磨刀或更換刀具或調(diào)整安裝等，從下圖我們可以看出鋒利的刀和已經(jīng)使用鈍了的刀具在機(jī)械加速度原值上的變化，由此可以為維護(hù)人員提供維護(hù)的參考，從而避免刀的使用和保養(yǎng)處于最佳狀態(tài)，既保護(hù)了刀具的壽命又避免了生產(chǎn)的停機(jī)和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。
預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)所帶來的是未來更為智能的工廠和生產(chǎn)過程，它大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和維護(hù)成本，因此，未來，其必然會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在大型的關(guān)鍵裝備設(shè)備上，如壓縮機(jī)組、分離機(jī)、鉆井設(shè)備、測(cè)試系統(tǒng)上，必然得到大量使用。
（轉(zhuǎn)載）
