本發(fā)明涉及一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測方法與裝置，屬于機械故障診斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，機器設(shè)備的大型化、連續(xù)化、高速化和自動化的發(fā)展趨勢已日益明顯，然而，由于機械零部件本身、設(shè)備所處運行條件、操作管理及維護不足等不可避免因素的影響，機械設(shè)備各種類型故障會時常出現(xiàn)。這不僅會促使機械設(shè)備預(yù)定功能的消弱或喪失，給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，而且更為嚴重者還將直接威脅到人身安全，釀成災(zāi)難性的事故。為了保障設(shè)備安全、正常運行，人們急切需要一種新的維修機制解決上述問題。智能化系統(tǒng)故障診斷，是對于機械制造過程或者其他過程中產(chǎn)生出來的各種故障進行獲取、傳輸、處理、分析和解決。其技術(shù)包括對過程中出現(xiàn)的各種物理量用先進的傳感器接收，進行信號傳輸和信號處理，從分析處理的結(jié)果來對生產(chǎn)設(shè)備的工作情況以及產(chǎn)品的質(zhì)量進行監(jiān)測，對其所發(fā)展趨勢進行預(yù)測，并對故障進行診斷和報警。但是，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有針對包裝設(shè)備的智能控制的技術(shù)。針對包裝設(shè)備的機械磨損、機械疲勞等隱性故障，需要提前增加必要的溫度、振動等傳感器來對機械設(shè)備的溫度、振動等參數(shù)進行監(jiān)測。能否選擇合理的傳感器安裝位置對設(shè)備故障分析的有效性和成本有著重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測方法與裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能合理地選擇傳感器安裝位置來有效地分析包裝設(shè)備故障的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測方法，步驟如下：1)選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板、裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)、裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少兩個為測點；2)監(jiān)測所述測點對應(yīng)的信息；3)將監(jiān)測得到的信息與對應(yīng)的設(shè)定值相比較，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)了故障。選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)為振動速度測點；選取設(shè)備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角為振動位移測點；監(jiān)測所述振動速度測點對應(yīng)的振動速度信息以及所述振動位移測點對應(yīng)的振動位移信息。選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座以及二級傳動軸上隔板中的至少一個為溫度測點；監(jiān)測所述溫度測點對應(yīng)的溫度信息。監(jiān)測所述振動速度測點和所述振動位移測點對應(yīng)的溫度信息。輔助監(jiān)測所述振動速度測點對應(yīng)的振動位移和振動加速度信息，以及所述振動位移測點對應(yīng)的振動速度和振動加速度信息。一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置，包括：1)選取單元：用于選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板、裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)、裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少兩個為測點；2)監(jiān)測單元：用于監(jiān)測所述測點對應(yīng)的信息；3)分析單元：用于將監(jiān)測得到的信息與對應(yīng)的設(shè)定值相比較，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)了故障。選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)為振動速度測點；選取設(shè)備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角為振動位移測點；監(jiān)測所述振動速度測點對應(yīng)的振動速度信息以及所述振動位移測點對應(yīng)的振動位移信息。選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座以及二級傳動軸上隔板中的至少一個為溫度測點；監(jiān)測所述溫度測點對應(yīng)的溫度信息。監(jiān)測所述振動速度測點和所述振動位移測點對應(yīng)的溫度信息。輔助監(jiān)測所述振動速度測點對應(yīng)的振動位移和振動加速度信息，以及所述振動位移測點對應(yīng)的振動速度和振動加速度信息。本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明的方法與裝置，合理地選取特定的設(shè)備位置為測點，監(jiān)測的對象較少，針對性較強，能夠快速分析出故障原因，同時有效地減少了引入傳感器的數(shù)量，節(jié)約了成本。附圖說明圖1是測點1的振動速度和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖2是測點1的振動速度穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖3是測點2的振動速度和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖4是測點2的振動速度穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖5是測點3的振動速度和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖6是測點3的振動速度穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖7是測點5的振動速度和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖8是測點5的振動速度穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖9是測點4-1的振動位移和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖10是測點4-1的振動位移穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖11是測點4-2的振動位移和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖12是測點4-2的振動位移穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖13是測點6的振動位移和轉(zhuǎn)速時間序列圖；圖14是測點6的振動位移穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖15是測點1的振動速度監(jiān)控示意圖；圖16是專家?guī)炫c故障處理和分析關(guān)系圖；圖17是故障處理流程圖；圖18是測點1的溫度時間序列圖；圖19是測點1的溫度擬合曲線；圖20是測點2的溫度時間序列圖；圖21是測點2的溫度擬合曲線；圖22是測點3的溫度時間序列圖；圖23是測點3的溫度擬合曲線。具體實施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。為了實現(xiàn)對包裝設(shè)備的故障預(yù)測和分析，提供了一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置。該裝置可以對選取的特定測點的信息進行實時監(jiān)測，并具有將監(jiān)測的信息與對應(yīng)的設(shè)定值相比較以分析故障原因的功能。監(jiān)測的參數(shù)主要涉及溫度、振動速度、振動位移和振動加速度，一般采用的傳感器為溫度傳感器、振動傳感器或者振溫傳感器。為了能夠有效地監(jiān)測設(shè)備是否發(fā)生了故障，測點的選取顯得十分重要。一方面，選取的測點數(shù)目較多時，必然會使得引入傳感器的數(shù)量和分析參數(shù)變多，這會相應(yīng)增加裝置的成本；另一方面，選取的測點數(shù)目較少時，有可能會忽略掉一些重要信息，使得裝置不能夠很好地判斷故障。能否有效地選擇測點的位置和監(jiān)測參數(shù)直接影響了裝置的監(jiān)測和診斷效果。一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置實施例1本實施例中，針對GDX2包裝機設(shè)備，選取下面六個測點中的至少兩個作為測點來進行監(jiān)測：測點1：電動機底座。經(jīng)過分析，該部位是離包裝機械設(shè)備的核心動力部位最近的關(guān)鍵點，是電動機振動的敏感區(qū)，且具有足夠的剛度，因此，選取該測點來對整套設(shè)備的動力來源的穩(wěn)定性進行監(jiān)測是適宜的。此外，該部位在電動機底座，是電動機溫度變化的敏感點，因此在該部位安裝溫度測試點也是適宜的。測點2：初級傳動軸軸承座。經(jīng)過分析，該部位是在初級傳動軸承的承載區(qū)，能夠很好地反映轉(zhuǎn)子的振動特征，是傳動軸承振動的敏感區(qū)，且具有足夠的剛度，因此，選取該測點來對傳動機構(gòu)的狀態(tài)進行監(jiān)測是適宜的。此外，該部位與傳動軸承直接相連，是傳動軸承溫度變化的敏感點，因此在該部位安裝溫度測試點也是適宜的。測點3：二級傳動軸上的隔板。經(jīng)過分析，二級傳動軸軸承座上無法安裝傳感器，而該部位仍然處于傳動軸承振動的敏感區(qū)，且具有足夠的剛度，因此，選取該點來對傳動機構(gòu)的狀態(tài)進行監(jiān)測是適宜的。此外，該部位與傳動軸承直接相連，是傳動軸承溫度變化的敏感點，因此在該部位安裝溫度測試點也是可行的，不過由于該點是在包裝設(shè)備的外部，容易出現(xiàn)溫度散失和外部環(huán)境的影響，因此該點的溫度監(jiān)測只能作為輔助監(jiān)控使用。測點4：裝盒機玻璃罩下機箱頂角。經(jīng)過分析，該部位內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且據(jù)維修人員反映容易出現(xiàn)故障，安裝在機箱上部能夠?qū)ρb盒機的整體振動狀態(tài)進行監(jiān)測，因此，選擇該測點來對裝盒機的狀態(tài)進行監(jiān)測是適宜的。裝盒機玻璃罩下機箱頂角包括裝盒機玻璃罩下機箱頂左下角、裝盒機玻璃罩下機箱頂左上角、裝盒機玻璃罩下機箱頂右上角以及裝盒機玻璃罩下機箱頂右下角，裝盒機玻璃罩下機箱頂角測點可以是它們中的至少一個角。測點5：裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)。經(jīng)過分析，該部位與設(shè)備動力機構(gòu)直接相連，是能夠反映動力系統(tǒng)振動狀態(tài)的敏感點，且具有足夠的剛度，因此，選擇該測點來對裝盒機的動力狀態(tài)進行監(jiān)測是適宜的。測點6：裝包機機箱頂角。經(jīng)過分析，該部位內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)備內(nèi)部所有傳動機構(gòu)最終都固定在機箱上，將振動傳感器安裝在機箱上能夠?qū)ρb包機的整體振動狀態(tài)進行監(jiān)測，因此，選擇該測點來對裝包機的狀態(tài)進行監(jiān)測是適宜的。監(jiān)測所選擇的測點對應(yīng)的信息，并將其與設(shè)定的值相比較，判斷是否發(fā)生了故障。采用本實施例選取的特定位置為測點進行監(jiān)測，選擇位置合理、針對性強，能夠快速監(jiān)測包裝設(shè)備是否出現(xiàn)了故障；能夠有效地減少傳感器的數(shù)量，節(jié)約成本。一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置實施例2本實施例在設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置實施例1的基礎(chǔ)上，對測點所需監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行了分析。關(guān)于監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要分為設(shè)備振動數(shù)據(jù)和設(shè)備溫度數(shù)據(jù)兩大類。對于設(shè)備振動狀態(tài)，可以通過三個參數(shù)來進行描述，分別包括振動位移、振動速度、振動加速度。振動部件的疲勞是與振動速度成正比，而振動所產(chǎn)生的能量則是與振動速度的平方成正比，由于能量傳遞的結(jié)果造成了磨損和其他缺陷，因此，在振動診斷判定標準中，是以速度為準比較適宜。而對于低頻振動，主要就考慮由于位移造成的破壞，其實質(zhì)是疲勞強度的破壞，而非能量性的破壞；但對于高頻振動，則主要是應(yīng)考慮沖擊脈沖以及原件共振的影響。因此,對大多數(shù)機器來說，最佳診斷參數(shù)是速度，因為它是反映振動強度的理想?yún)?shù)，所以國際上許多振動診斷標準都是采用速度有效值作為判別參數(shù)。由于測點1、2、3、5分別都位于動力機構(gòu)上，振動頻率較高，因此可以考慮以振動速度為主要監(jiān)測對象，而以振動位移和振動加速度為輔助監(jiān)測對象；測點4、6分別位于加工設(shè)備的外部，振動頻率較低，可以考慮以振動位移為主要監(jiān)測對象，而以振動速度和振動加速度為輔助監(jiān)測對象。此外，對于設(shè)備溫度狀態(tài)，一方面，溫度是表征電氣自動化故障的一個特征參數(shù)；另一方面，材料的機械性能又與溫度有密切的關(guān)系，溫度過高，不僅使機械零件發(fā)生軟化等異常現(xiàn)象，使得性能降低，嚴重時還會燒壞零件。因此，溫度監(jiān)測也因此而在機械設(shè)備故障診斷的整個技術(shù)體系中占至關(guān)重要的地位。在實際應(yīng)用中，可以在各測點安裝溫度監(jiān)測裝置，或者只在特定測點安裝溫度監(jiān)測裝置，如將測點1、2、3設(shè)置為帶有溫度監(jiān)測裝置的測點，對這三個溫度監(jiān)測點的數(shù)據(jù)監(jiān)測都包含兩個部分，一是溫度過高監(jiān)測，對溫度數(shù)據(jù)是否超出額定標準進行實時監(jiān)測；另一個是溫度升高速度監(jiān)測，對溫度數(shù)據(jù)的變化速度進行實時監(jiān)測，通過對相鄰時刻溫度值的變化幅度是否過大進行預(yù)警，提示可能發(fā)生的設(shè)備異常。實時監(jiān)測所選測點對應(yīng)的振動數(shù)據(jù)或溫度數(shù)據(jù)(當(dāng)然也可以同時監(jiān)測所選測點對應(yīng)的振動數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，具體可以根據(jù)實際需要來選擇相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù))，比較分析其與設(shè)定的警戒值的大小，對設(shè)備故障類型進行診斷。本實施例中，選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)為振動速度測點，分別對應(yīng)測點1、2、3、5；選取設(shè)備的裝盒機機箱頂左下角、裝盒機機箱頂右上角以及裝包機機箱角為振動位移測點，分別對應(yīng)測點4-1、4-2、6(4-1、4-2是指在測點4，即裝盒機玻璃罩下機箱頂角處選取了兩個測點，分別為裝盒機機箱頂左下角、裝盒機機箱頂右上角)。分別監(jiān)測振動速度測點的振動速度，以及振動位移測點的振動位移，得到圖1-圖14的結(jié)果。對于測點1的振動速度，參見圖1-圖2，振動速度在設(shè)備穩(wěn)定狀態(tài)下基本保持勻速，且與包裝機轉(zhuǎn)速呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在6.5(r/s)左右時，振動速度也穩(wěn)定在1.30(mm/s)左右，均值μ＝1.2972,方差σ＝0.0585。對于振動速度的監(jiān)測，可分為以下四個分區(qū)，對應(yīng)表1和圖15：表1振動速度監(jiān)測分區(qū)表分區(qū)編號分區(qū)標準評價措施1振動速度<預(yù)警限正常區(qū)保持2預(yù)警限<振動速度<報警限注意區(qū)關(guān)注3報警限<振動速度<停機限危險區(qū)狀態(tài)維修4振動速度>停機限不允許停機檢修1)在設(shè)備狀態(tài)正常，并處于穩(wěn)定狀態(tài)下(轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定)，收集一組(約50-100個)振動速度測定值。2)計算它的平均值μ0和標準差σ0；3)基準值＝μ0；預(yù)警限L＝μ0+3σ0；報警限L＝2(μ0+3σ0)；停機限L＝3(μ0+3σ0)；按照當(dāng)前收集的測點1的振動速度數(shù)據(jù)初步計算的各界限值分別為：基準值＝1.2972；預(yù)警限＝1.4727；報警限＝2.9454；停機限＝4.4181，單位均為mm/s。按照同樣的方法(當(dāng)然也可以根據(jù)實際需要進行適宜性修改)，可以計算得到測點2、3、6的振動速度數(shù)據(jù)的各界限值(單位均為mm/s)，以及測點4、5、7的振動位移數(shù)據(jù)的各界限值(單位均為um)：測點2振動速度：基準值＝1.0516；預(yù)警限＝1.1356；報警限＝2.2712；停機限＝3.4068；測點3振動速度：基準值＝0.9397；預(yù)警限＝0.9755；報警限＝1.9510；停機限＝2.9265；測點5振動速度：基準值＝0.8417；預(yù)警限＝0.8861；報警限＝1.7721；停機限＝2.6582；測點4-1振動位移：基準值＝3.949；預(yù)警限＝5.512；報警限＝11.024；停機限＝16.536；測點4-2振動位移：基準值＝3.980；預(yù)警限＝5.263；報警限＝10.526；停機限＝15.789；測點6振動位移：基準值＝4.573；預(yù)警限＝5.900；報警限＝11.799；停機限＝17.700。基于上述界限值，建立包裝設(shè)備的智能專家診斷平臺來實現(xiàn)故障的判斷和預(yù)警，見圖16。專家診斷系統(tǒng)是人工智能在機械故障診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用,具有很強的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能,能夠不斷補充故障知識庫中的故障類型,使診斷更加快捷、方便、準確。其故障分析推理的過程包括故障特征提取、故障模式分類、故障模式匹配等三部分內(nèi)容。故障特征提取是本模塊的核心部分之一，要準確快速的診斷出設(shè)備的故障，就必須找出各故障類型與各物理參量間關(guān)系強弱情況。通過對故障記錄表進行數(shù)據(jù)分析，分別分析出每種故障通常會出現(xiàn)哪些表現(xiàn)特征；故障模式分類則是按照各個已知故障的表現(xiàn)特征，對各種故障的表現(xiàn)形式進行模式的劃分；故障模式匹配則是對故障特征的表現(xiàn)模式與具體故障進行匹配，每種故障表現(xiàn)模式可對應(yīng)一種或幾種可能的故障原因。故障處理是系統(tǒng)建立的一個計算機與現(xiàn)場維修人員的一個通道，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障或發(fā)現(xiàn)故障前兆時，系統(tǒng)會發(fā)出報警，并生成一個故障處理單，故障處理單中包括故障現(xiàn)象數(shù)據(jù)，故障原因判斷及相應(yīng)的解決方案，現(xiàn)場維修人員根據(jù)故障處理單的內(nèi)容到現(xiàn)場開展相應(yīng)的排查處理，處理完成后，將處理的結(jié)果回饋系統(tǒng)，系統(tǒng)可根據(jù)處理結(jié)果更新專家?guī)?，參見圖17。采用本實施例方案的好處在于：在實施例1的基礎(chǔ)上，選取特定的設(shè)備位置為振動速度測點或振動位移測點，并監(jiān)測其對應(yīng)的振動速度或振動位移信息，對每個測點監(jiān)測的數(shù)據(jù)的針對性較強，能夠快速分析出故障原因，同時有效地減少了引入傳感器的數(shù)量，節(jié)約了成本。一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置實施例3本實施例在包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測裝置實施例2的基礎(chǔ)上，同時監(jiān)測了測點1、2、3的溫度信息，見圖18至圖23。對于測點1的溫度，參見圖18-圖19，測點1的溫度目前呈往復(fù)式勻速上升狀態(tài)，當(dāng)包裝機正常作業(yè)時，溫度勻速上升，達到一定高度后溫度上升開始變緩，甚至保持基本穩(wěn)定，而當(dāng)包裝機轉(zhuǎn)速下降時，溫度開始快速回落，測點1的溫度上升速度約為對于設(shè)備溫度的監(jiān)控，可以分為以下三個區(qū)，見表2。表2溫度監(jiān)測分區(qū)表分區(qū)編號分區(qū)標準評價措施1溫度<預(yù)警限正常區(qū)保持2預(yù)警限<溫度<報警限注意區(qū)關(guān)注3報警限<溫度危險區(qū)維修按照當(dāng)前收集的溫度數(shù)據(jù)，初步設(shè)定的測點1的各界限值分別為：基準值＝55；預(yù)警限＝60；報警限＝70，單位為℃。同樣可以得到測點2、3的各界限值：測點2：基準值＝50；預(yù)警限＝55；報警限＝65，單位為℃。測點3：基準值＝40；預(yù)警限＝45；報警限＝50，單位為℃。本實施例的好處在于：在實施例2的基礎(chǔ)上，有選擇性對測點1、2、3的溫度進行監(jiān)測，使得故障診斷裝置可以有效地根據(jù)測點的溫度來對設(shè)備的故障進行診斷，提高了故障診斷的準確性，同時又避免了對所有測點進行溫度監(jiān)測所帶來的高成本問題。一種基于測點選取的包裝設(shè)備機械故障監(jiān)測方法實施例1)選取設(shè)備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板、裝盒機后側(cè)動力系統(tǒng)、裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少兩個為測點；2)監(jiān)測所述測點對應(yīng)的信息；3)將監(jiān)測得到的信息與對應(yīng)的設(shè)定值相比較，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)了故障。當(dāng)前第1頁1 2 3