本發(fā)明涉及一種包裝設備機械故障自診斷方法與裝置，屬于機械故障診斷領域。
背景技術：
：隨著現代化工業(yè)生產和科學技術水平的不斷提高，機器設備的大型化、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，機械設備各種類型故障會時常出現。這不僅會促使機械設備預定功能的消弱或喪失，給企業(yè)帶來經濟損失，而且更為嚴重者還將直接威脅到人身安全，釀成災難性的事故。為了保障設備安全、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生出來的各種故障進行獲取、傳輸、處理、分析和解決。其技術包括對過程中出現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，從分析處理的結果來對生產設備的工作情況以及產品的質量進行監(jiān)測，對其所發(fā)展趨勢進行預測，并對故障進行診斷和報警。但是，現有技術中并沒有針對包裝設備的智能控制的技術。針對包裝設備的機械磨損、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備的溫度、振動等參數進行監(jiān)測。能否選擇合理的傳感器安裝位置和監(jiān)測參數對設備故障分析的有效性和成本有著重要意義。技術實現要素：本發(fā)明的目的在于提供一種包裝設備機械故障自診斷方法與裝置，用于解決現有技術中不能合理地選擇傳感器安裝位置和監(jiān)測參數來有效地分析包裝設備故障的問題。為了實現上述目的，本發(fā)明的一種包裝設備機械故障自診斷方法，步驟如下：1)選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)中的至少一個為振動速度測點，選取設備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少一個為振動位移測點；2)監(jiān)測所述振動速度測點對應的振動速度信息，以及所述振動位移測點對應的振動位移信息；3)將監(jiān)測得到的信息與對應的設定值相比較，判斷設備是否出現了故障。選取設備的電動機底座、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的溫度信息。選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)為振動速度測點，選取設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和所述振動位移測點對應的溫度信息。輔助監(jiān)測所述振動速度測點對應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的振動速度和振動加速度信息。本發(fā)明的一種包裝設備機械故障自診斷裝置，包括：1)選取單元：用于選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)中的至少一個為振動速度測點，選取設備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少一個為振動位移測點；2)監(jiān)測單元：用于監(jiān)測所述振動速度測點對應的振動速度信息，以及所述振動位移測點對應的振動位移信息；3)分析單元：用于將監(jiān)測得到的信息與對應的設定值相比較，判斷設備是否出現了故障。所述選取單元還用于：選取設備的電動機底座、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；所述監(jiān)測單元中還用于：監(jiān)測所述溫度測點對應的溫度信息。所述選取單元還用于：選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)為振動速度測點，選取設備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角為振動位移測點。所述監(jiān)測單元還用于：監(jiān)測所述振動速度測點和所述振動位移測點對應的溫度信息。所述監(jiān)測單元還用于：輔助監(jiān)測所述振動速度測點對應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，選取特定的設備位置為振動速度測點或振動位移測點，并監(jiān)測其對應的振動速度或振動位移信息，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量，節(jié)約了成本。附圖說明圖1是測點1的振動速度和轉速時間序列圖；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6的振動速度和轉速時間序列圖；圖8是測點6的振動速度穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖9是測點4的振動位移和轉速時間序列圖；圖10是測點4的振動位移穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖11是測點5的振動位移和轉速時間序列圖；圖12是測點5的振動位移穩(wěn)定狀態(tài)圖；圖13是測點7的振動位移和轉速時間序列圖；圖14是測點7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合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。為了實現對包裝設備的故障預測和分析，提供了一種包裝設備機械故障自診斷裝置。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)測的信息與對應的設定值相比較以分析故障原因的功能。監(jiān)測的參數主要涉及溫度、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，選取的測點數目較多時，必然會使得引入傳感器的數量和分析參數變多，這會相應增加裝置的成本；另一方面，選取的測點數目較少時，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)測參數直接影響了裝置的監(jiān)測和診斷效果。例如針對gdx2包裝機設備，實際應用中，可以選取下面七個測點中的一個或者多個作為測點來進行監(jiān)測(如沒有特別聲明，多為兩個或者兩個以上)：測點1：電動機底座。經過分析，該部位是離包裝機械設備的核心動力部位最近的關鍵點，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備的外部，容易出現溫度散失和外部環(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左下角。經過分析，該部位內部設備結構較為復雜，且據維修人員反映容易出現故障，安裝在機箱上部能夠對裝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。測點5：裝盒機玻璃罩下機箱頂右上角。該測點的選取與測點4的選取原因相同，不再贅述。當然，也可以相應選擇裝盒機玻璃罩下機箱頂左上角或者裝盒機玻璃罩下機箱頂右下角作為測點。測點6：裝盒機后側動力系統(tǒng)。經過分析，該部位與設備動力機構直接相連，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7：裝包機機箱頂角。經過分析，該部位內部設備結構較為復雜，設備內部所有傳動機構最終都固定在機箱上，將振動傳感器安裝在機箱上能夠對裝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。關于監(jiān)測數據，主要分為設備振動數據和設備溫度數據兩大類。對于設備振動狀態(tài)，可以通過三個參數來進行描述，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，則主要是應考慮沖擊脈沖以及原件共振的影響。因此,對大多數機器來說，最佳診斷參數是速度，因為它是反映振動強度的理想參數，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。由于測點1、2、3、6分別都位于動力機構上，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、5、7分別位于加工設備的外部，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；另一方面，材料的機械性能又與溫度有密切的關系，溫度過高，不僅使機械零件發(fā)生軟化等異?，F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備故障診斷的整個技術體系中占至關重要的地位。在實際應用中，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)測點的數據監(jiān)測都包含兩個部分，一是溫度過高監(jiān)測，對溫度數據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，對溫度數據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警，提示可能發(fā)生的設備異常。實時監(jiān)測所選測點對應的振動數據或溫度數據(當然也可以同時監(jiān)測所選測點對應的振動數據和溫度數據，具體可以根據實際需要來選擇相應的監(jiān)測數據)，比較分析其與設定的警戒值的大小，對設備故障類型進行診斷。一種包裝設備機械故障自診斷裝置實施例1選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)為振動速度測點，選取設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的結果。對于測點1的振動速度，參見圖1-圖2，振動速度在設備穩(wěn)定狀態(tài)下基本保持勻速，且與包裝機轉速呈正相關關系，當轉速穩(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)，對應表1和圖15：表1振動速度監(jiān)測分區(qū)表1)在設備狀態(tài)正常，并處于穩(wěn)定狀態(tài)下(轉速保持穩(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；預警限l＝μ0+3σ0；報警限l＝2(μ0+3σ0)；停機限l＝3(μ0+3σ0)；按照當前收集的測點1的振動速度數據初步計算的各界限值分別為：基準值＝1.2972；預警限＝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(當然也可以根據實際需要進行適宜性修改)，可以計算得到測點2、3、6的振動速度數據的各界限值(單位均為mm/s)，以及測點4、5、7的振動位移數據的各界限值(單位均為um)：測點2振動速度：基準值＝1.0516；預警限＝1.1356；報警限＝2.2712；停機限＝3.4068；測點3振動速度：基準值＝0.9397；預警限＝0.9755；報警限＝1.9510；停機限＝2.9265；測點6振動速度：基準值＝0.8417；預警限＝0.8861；報警限＝1.7721；停機限＝2.6582；測點4振動位移：基準值＝3.949；預警限＝5.512；報警限＝11.024；停機限＝16.536；測點5振動位移：基準值＝3.980；預警限＝5.263；報警限＝10.526；停機限＝15.789；測點7振動位移：基準值＝4.573；預警限＝5.900；報警限＝11.799；停機限＝17.700。基于上述界限值，建立包裝設備的智能專家診斷平臺來實現故障的判斷和預警，見圖16。專家診斷系統(tǒng)是人工智能在機械故障診斷領域中的應用,具有很強的自適應、自學習功能,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備的故障，就必須找出各故障類型與各物理參量間關系強弱情況。通過對故障記錄表進行數據分析，分別分析出每種故障通常會出現哪些表現特征；故障模式分類則是按照各個已知故障的表現特征，對各種故障的表現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模式與具體故障進行匹配，每種故障表現模式可對應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場維修人員的一個通道，當系統(tǒng)發(fā)現故障或發(fā)現故障前兆時，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象數據，故障原因判斷及相應的解決方案，現場維修人員根據故障處理單的內容到現場開展相應的排查處理，處理完成后，將處理的結果回饋系統(tǒng)，系統(tǒng)可根據處理結果更新專家?guī)?，參見圖17。采用本實施例方案的好處在于：選取特定的設備位置為振動速度測點或振動位移測點，并監(jiān)測其對應的振動速度或振動位移信息，對每個測點監(jiān)測的數據的針對性較強，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量，節(jié)約了成本。一種包裝設備機械故障自診斷裝置實施例2本實施例在一種包裝設備機械故障自診斷裝置實施例1的基礎上，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的溫度目前呈往復式勻速上升狀態(tài)，當包裝機正常作業(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，而當包裝機轉速下降時，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<預警限正常區(qū)保持2預警限<溫度<報警限注意區(qū)關注3報警限<溫度危險區(qū)維修按照當前收集的溫度數據，初步設定的測點1的各界限值分別為：基準值＝55；預警限＝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；預警限＝55；報警限＝65，單位為℃。測點3：基準值＝40；預警限＝45；報警限＝50，單位為℃。本實施例的好處在于：在實施例1的基礎上，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測點的溫度來對設備的故障進行診斷，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。一種包裝設備機械故障自診斷方法實施例選取設備的電動機底座、初級傳動軸軸承座、二級傳動軸上隔板以及裝盒機后側動力系統(tǒng)中的至少一個為振動速度測點，選取設備的裝盒機機箱頂角以及裝包機機箱角中的至少一個為振動位移測點；監(jiān)測所述振動速度測點對應的振動速度信息，以及所述振動位移測點對應的振動位移信息；將監(jiān)測得到的信息與對應的設定值相比較，判斷設備是否出現了故障。當前第1頁12