仪表数据在卷包设备电气故障诊断与维修中的应用

陈加红，蒋文炤，刘 谦，胡利波，王德文

（贵州中烟工业有限责任公司毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

0 引言

对于卷烟生产企业来说，提高设备运行效率就是提高企业生产效率，这不仅有利于提高企业生产力水平、提高企业在行业的竞争力，也有利于企业在新时代激烈的行业竞争下成为领跑者。在生产高峰期，卷包设备每天24 h 不停运转，易导致设备发生各种故障，造成设备不能正常运行，极大影响企业生产任务安排。新时代的烟草企业在保障安全和产品质量的前提下，不断追求生产效率最大化，高效安全的故障诊断和维修处理措施是烟草生产企业提高生产效率的重要法宝。

1 卷包设备的特点

目前，随着烟草行业不断发展，卷烟生产设备也日益更新，种类众多，传动结构复杂，精度较高，维修难度大，近年来新型卷包设备不断朝着大型化、自动化、信息化、智能化的方向发展[1]。卷烟包装速度越来越高，控制逐渐复杂化，相应导致卷烟设备产生故障也较复杂，如包装机组ZB416、卷烟机组ZJ119 等机型。

在同一卷烟生产企业内，生产设备类型呈现多样化，从烟丝到出成品烟，工序流程多，就其卷烟按主要功能分为原材料供给、烟支卷制成型、烟支储存输送设备、烟支包装成型、小盒包装成型、条盒包装、条烟输送、滤棒成型、烟条封箱等部分。通过以上多个生产流程，将烟丝原材料按照相关工艺标准卷制成合格的烟支，再通过烟支输送设备输送至下一工序包装成合格烟包和烟条，条烟输送设备再将合格的烟条输送至封箱成烟箱，最后封装出来的成品烟通过输送机构输送至成品仓库区。在整个生产工序都离不开电气系统支撑参与，各部分设备结构功能不同，检测系统众多，故障诊断较为复杂。如果某一环节出现故障，将会产生链式反应，可能对整个生产流程的顺利进行造成比较大的影响，导致卷包整组生产设备不能正常工作，严重影响企业生产能力。

2 卷包设备电气故障的特征

2.1 隐蔽性

烟草生产企业的设备具有数量较多、体积庞大、结构复杂、精密性强等特征。各种不同的设备负责执行不同的工艺流程，完成不同工艺任务，其功能和结构存在很大差异。凡是通过PLC控制器进行控制的信号传输，在其内部和通信发生故障时，往往不容易被发现，增加了查找故障时的难度。而外围线路故障，断线破损时所造成的电气设备故障相对容易查找。由于烟草生产设备自动化程度高，运用了大量的电子元器件，集成电路、伺服控制具有高精密集成化的特征，在排除这类设备故障时困难较大，需要维修人员进行系统排查、缜密分析，并具备较强的专业技术能力，运用恰当的诊断方法才能最终确定故障原因。

2.2 多样性

设备的种类不同，其控制原理也不相同。机械故障常常有规律地出现，而电气故障则复杂得多，有时电气故障的现象表现一样，但其背后的故障原因和故障点却各不相同，呈现多样化的特点。例如，开关未检测到当前机构工作位置报警停机，其原因可能是机械位置不当、开关损坏、开关线路不通、没有电源、检测信号线不通等。这就要求电气维修人员处理电气故障时，对各类设备的工作原理和结构熟悉，并结合相关的设备运行仪表数据，进行全面的分析和故障诊断经验，将故障问题逐一进行排除。

2.3 偶然性

卷烟生产设备连续运行时间长，在运行中受到各种因素影响多，如停电停气、操作不当、机械磨损、振动等，都有可能导致设备故障停机，设备故障具有不可预见性。其产生的根源在于外界周围环境和设备内部运行偶然因素的作用，通常修复这类电气故障所需要的时间较长、修复难度相应增加，维修人员所耗费的精力也更多，严重影响企业的生产效率。

3 卷包设备电气故障诊断

近年来，随着行业的快速发展，各烟草生产企业的设备不断优化升级，智能化、自动化水平不断提升，各生产企业充分利用数据采集功能，将各设备的生产性能数据传输汇总在后台，统计分析各设备生产数据，为企业管理生产服务。同时，将设备停机分析，停机历史统计、设备有效作用率、最大运行时间等作为设备正常运行指标，可根据设备数据状态预判设备当前工作性能，通过统计发现停机最多的故障类别，对于频繁停机的原因维修人员要进行准确分析追踪和检查，为故障诊断提供了新模式。

传统的经验诊断方法已经不能满足现代化设备维修处理，新时代更高水平的自动化和智能化设备的需求，为了更好更快的发现故障点，需要改善传统的设备故障诊断方法，在卷烟生产企业中已经不能单一的使用凭借过往经验进行设备故障诊断，需要充分运用设备运行各项数据指标，利用新的传感技术、信号分析与处理技术、计算机诊断系统以及智能监测系统，可以更好的检测与诊断设备电气控制运行情况。针对卷包设备结构原理的特点，提出针对性的设备故障诊断方式方法。

3.1 直观诊断法

直观诊断法是电气故障诊断中最简单有效的方法，通常依靠人的感觉器官，如目测、鼻闻、耳听、手摸等方式来检查判断故障的方法。对于设备简单故障的处理行之有效，特别是处理显性故障常用的方法，是故障诊断中首先采用的方法。直观诊断法主要运用问、闻、看、听、摸、拉等措施，简单来说表现在：

（1）问，就是询问操作工故障发生前的情形、异常现象等。

（2）闻，即闻一闻设备是否有烧焦异常的气味。

（3）看，看故障信息，看发生故障的部位情况。

（4）听，听异常声音，如电机在运行中是否有不正常的响声。

（5）摸，在断电的情况下，用手触模电机表面或发热部位的表面，判断其是否有温度异常的现象[2]。

（6）拉，在断电的情况下，轻拉电线是否松动。运用直观诊断法进行电气故障排查诊断，不仅能够快速确定简单的故障点，还能缩小复杂故障的故障范围，便于维修处理。

3.2 经验诊断法

经验诊断法是运用以往处理设备故障的经验，对遇到同一类故障现象，根据以往处理故障的经验总结出的规律和方法来判断故障点。这种方法用的较多，对于简单的故障现象能快速找到故障点，但对没有遇到过的故障现象不适用。在维修设备时，电气维修人员要科学合理地运用各种故障诊断方法，根据自身积累的工作维修经验，对故障现象进行正确分析原因并找到故障位置，能较快地排除所怀疑的故障点，对于复杂的故障现象易走弯路，特别是自动化、智能化水平高的设备不能准确快速判断其故障点。

3.3 智能诊断法

智能诊断法充分运用设备上的传感器，如压力传感器、温度传感器、振动传感器等，实时监测设备状态，结合人工智能的方法理论，以系统工作原理，设备运行的仪表参数和设备运行状态数据综合推理，比较分析运算其逻辑关系，监测设备运行情况，跟踪设备运行状态，及时发现设备故障并能够对出现的故障进行准确报警。一旦设备有异常情况，能迅速找到故障原因，必要时运用仪表测量，根据仪表测量数据结果，对于简单不损坏配件的故障可采取一定的措施方法，保障设备在简单处理后能够正常运行。通过智能诊断方法快速找到故障原因和发生故障点，是提高维修效率的最有效方法。

当前，运用数据分析故障现象已成为故障诊断的主要方法途径。传统维修方法与智能诊断相结合，是新时代电气故障诊断的主要方向，是智能复杂设备维修中常用的诊断手段，在电气设备故障处理中发挥重要作用，在各行各业将会得到越来越多的应用。

4 卷包设备电气故障维修处理措施

卷包设备维修故障处理要掌握设备结构及其工作原理、控制方式、工艺流程、逻辑关系，科学有效运用各种诊断方法，根据发生故障的现象，确定故障点，根据具体情况制定出有效的处理措施，将能够极大地提高卷包设备运行的稳定性和实效性，根据维修经验，故障处理原则从易到难、由外至内，维修处理措施通常有仪表测量处理，调整参数和更换配件等来消除故障点。

4.1 根据故障现象确定故障点

当设备发生故障时，需要生产运行数据帮助分析故障原因，如工作电源电压、电流、压缩空气压力、真空压力、温度等，特别是停机时的运行参数指标、停机原因历史记录、停机统计分析等数据具有重要参考价值，这些数据都能帮助电气维修人员判别设备发生的故障症结所在。

当设备正常运行过程中，突然发生故障停机后，维修人员应该获得有价值的故障信息，历史运行记录数据，特别是故障发生之前及发生瞬间的生产运行数据，有助于找出故障原因，对故障原因进行有效分析，帮助排除故障。此外，维修人员在判断故障时应尽可能的收集设备参数信息，如伺服驱动器、变频器的参数，各传感器、仪表数据实时监控数值等，运用操作屏上的诊断工具，帮助分析设备故障现象，找出设备可能出现的故障问题，通过获取到的设备信息和各种数据找出故障所在，为更好更快地排除设备故障奠定基础。

一些复杂的故障现象，查找故障原因耗时费力，但找到问题症结修复较快，有的故障也许只需修改某个参数，就能消除故障，有些故障现象简单，容易找到故障点，但修复起来耗时较长，在拆装设备，更换配件等情况花费大量时间，往往在处理故障时从最易解决的方法入手，如调整参数不能解决问题，再想办法从其他方面着手。

4.2 利用仪表测量排查设备故障

维修人员在接到处理故障指令后，迅速达到设备维修现场，需要保持清醒头脑，不要盲目工作，要与操作人员深入交流故障发生之前的现象和设备的工作情况，并进行现场检查，观察设备是否有异常声音、表面破损、异常发热和不正常的气味等现象，在保障安全的情况下，能通电测试的设备最好通电观察，便于掌握故障设备足够多的信息，更好地排查故障点。有时在通电的情况下，用仪表测量线路和各电气元件的电压电流，帮助找出故障原因。

在处理多次发生故障的位置，要综合以往处理情况，是否位于同一故障点，对以往多次发生故障的点需要仔细彻底检查，不能让此类故障频繁引起设备停机，需要维修人员不断跟踪设备运行时产生的数据和运行状态，并进行归纳总结分析原因，从根本上加以解决故障隐患。

另外，对于根据故障信息不能判定故障点的情况，要从设备的工作原理和控制特点上分析，根据电气原理图纸查找故障原因，运行仪表测量线路及电气元件，判断线路和电气元件好坏，逐步缩小设备的故障范围，真正找出设备的故障部位，精确找到故障点。对于判定电气元件损坏或线路不能正常工作的，需要及时更换配件，做好更换配件处理，从根源上消除故障，保障设备的正常运行。

4.3 规范故障处理措施

对于各种繁多的设备故障现象，维修方法种类也各不相同，维修人员遵守维修操作规程，进行规范维修变得越来越重要。在故障处理过程中，往往存在维修人员采取的维修方法不恰当、维修不规范而导致设备出现新的故障，为后续维修增加了难度，带来新考验，在维修时耗时费力，多走弯路，增加维修人员工作强度，给企业生产带来不必要的经济损失，因此，加强维修人员管理，规范维修操作方法，提高维修人员技术水平和专业素养，对降低设备故障率、提高设备运行效率有重要作用。对于设备在近期运行过程中产生的数据要充分留存，以备后期维护查询使用，做好维修处理的故障现象、维修部位、维修换件、维修时间日期等记录，加强维修换件存档管理，从制度上提高维修处理质量，保障设备正常稳定运行。

5 结束语

设备仪表数据是设备维修诊断的重要依据，是随着设备运行状态不断变化产生的结果，是反映设备运行性能和状态的重要指标，其在故障诊断中有着重要作用，能帮助快速准确的判断故障，提高设备运行效率，根据设备性能数据参数分析设备损耗，有针对性地进行故障维修。