烟草机械全设备寿命周期监测实践

章军，舒梦，钟放鸿，林翌臻，张挺

（浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310053 ）

1 设备故障预测与健康管理

故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management, PHM）是复杂系统机内测试和状态健康监控的进一步扩展，它是从状态监控向健康管理的转变，这种转变引入了对系统未来可靠性的预测能力，借助这种能力识别和管理故障的发生、规划维修和供应保障，能够显著降低使用与保障费用，提高系统安全性、完好性和任务成功性，从而以较少的维修投入实现故障的监测和自主式保障。

设备全寿命周期监测系统的是PHM的一种形态，通过传感器将设备不同测点的振动信号数据传输到监测平台，将设备的运行状态实时地展示在工控机和云端。操作人员能够在工控机上直接看到设备运行状态，当振动情况异常时，工控机报警，操作人员将机器停机检修。云端会记录设备各个时间段的运行状态，由分析师对设备的特征指标综合评估，对设备的运行状况作出分析，以便随时更新报警策略，提高设备全寿命周期检测系统的报警能力。

2 烟草机械在线监测展示平台

通过振动数据采集模块将烟草机械不同测点的振动数据上传到FTP服务器，再经FTP服务器分发到本地的MySQL数据库，在线监测系统通过调用数据库，展示到在线平台。如图1为在线展示平台逻辑组成。

图1 在线展示平台逻辑组成图

2.1 烟草机械生产设备

烟草机械生产设备包括卷烟机和包装机，根据设备维修供应链备货情况，在易耗件、关键件部位设置相关监测点。如在包装机上选取联轴器、烟支第一推进器、烟支第二推进器、左右车身拼接处、一号轮后端、五号轮前端、五号轮后端、减速机输入端、商标吸附轮、油液监测等部位设置；在ZJ112型卷烟机上选取VE大风机、VE硫化床风机、刀头、切纸轮、机械手、接烟轮、Max第二传动箱、Max大风机等部位设置。通过在线监测系统，可以直观地获取到实时振动情况，当振动超过某阈值或达到预先配置的预警策略时，触发振动预警信号。当油液清洁度信号超过报警值，触发油液清洁报警信号。通过实时监测平台，可以使包装机和卷烟机得到及时的检修保养，掌握设备的运行情况，延长各部件的寿命周期。

2.2 云端分析系统

故障预警需要提前在软件中制定策略，当软件中的信息触发了策略中的报警信号，系统会自动报警。这些策略是由分析师根据长期积累的分析经验做出的，设备的故障振动信号往往存在一定的误差，因此分析师需要将故障诊断与预测技术深入地与烟草设备结合，对设备故障演化机理理解不断深入，不断微调策略，以提高其预测精度。在每次更新时将最新的报警策略配置到在线监测展示平台。

图2 云端分析系统的逻辑组成图

如图2为云端分析系统的逻辑组成图。通过FTP服务器将振动数据分发到云端MySQL数据库，云端分析系统读取MySQL数据库中的数据，供分析师查看分析。

图3 云端分析系统界面

如图3为云端分析系统界面。以包装机为例，该系统可以选择各时间段、各设备测点的数据，展示设备振动的时域波形、频域波形、总振动RMS的趋势等。同时提供了分析师常用的FFT变换、包络谱、高低通、窗函数等分析工具的封装。每当出现新的故障时，分析师会通过分析系统对故障进行回溯，将故障信号总结归纳，设计到系统更新中，不断完善监测系统。

3 结语

通过在线监测平台和云端分析系统对烟草机械的监测和预警，构建了烟草机械的全设备寿命周期的监测，使得烟草机械的设备寿命周期迅速地展现。在线智能预警与有丰富经验的故障预测与健康管理分析师分析归纳结合，不断提高对烟草机械故障的预警能力，降低生产过程中的设备风险，为安全生产提供了强力保障。