织造加工中的即时维修理念

M. Saggiomo，J. Heibeyn，Y. S. Gloy，T. Gries

亚琛工业大学 纺织研究所(德国)

织造加工中的即时维修理念

M. Saggiomo，J. Heibeyn，Y. S. Gloy，T. Gries

亚琛工业大学 纺织研究所(德国)

任何机械生产系统都会因与磨损相关的故障等而导致必要的维修，从而降低其生产率。机器组件，如轴承出现故障，则必须停机至机器修复，因此必将影响生产进度。这些无法预料的停机可能造成不能如期完成生产，此外，停工也会给生产厂家带来损失。如果未持续监控机器组件，则其失效通常都不可预知。维修机器所需的时间通常比更换坏组件花费的时间更多。这也是安装状态监测系统的价值所在，状态监则系统能够自动监测组件的状态并预估可能发生的故障。该系统在纺织生产上非常有用，因为纺织品是在高速条件下生产的，即时维修的理念旨在尽可能多地减少因机器维修造成的耽搁，生产过程中很小的耽搁都会对利润产生巨大的影响。

织造加工； 即时维修； 状态监测； 故障

1 理念

配有完整的监测系统的机器可评估关键组件的状态，并对组件的剩余寿命作出预测，从而可预知机器上与磨损相关的维修，这些信息对生产计划非常有意义。在不久的将来，有关故障方面的信息会引出即时维修的理念，即在问题变得严重前就开始修复，在机器保持运行的状态下完成修复的准备工作。即时维修理念可减少机器的停工期(图1)。

图1 即时维修理念

2 典型案例

应用案例：中国某一面料生产企业的一台织机发生故障，于是该企业联系这台织机的生产厂家，厂家派工程师来解决问题。修理这台机器可能只需几个小时，但从停机到修理再到重新开机，所需的时间远大于几小时。而如果安装了状态监测系统，实行即时维修的理念，则工程师在机器需要维修前即可到达。

3 安装织机状态监测系统

为评估状态监测系统的效果，第一步是监测织机轴承的状态，连续测量轴承的振动可提前预测故障。由于目前喷气织机还没有使用过类似的技术来预测机器故障，因此这是验证即时维修理念的首个测试。该测试的关键技术在于振动级别的自动辨别。

4 方法和设置

首个测试选择了对胸梁轴承的监测，测试对象为OmniPlus 800型喷气织机(比利时必佳乐公司)，测试装置如图2所示。

图2 测试装置

试验中，采用串联式压电加速度传感器测试轴承的振动，用磁力适配器将该传感器安装在织机上。对胸梁轴承的测试为初级测试，磁力适配器很容易安装在织机上。除传感器之外，还采用了Wago Kontakttechnik 公司的Wago I/O-Link技术进行数据处理。I/O-Link系统包括Wago 750-881 现场总线控制器和Wago 750-654 状态监测模块(图3)。状态监测模块能够实时监测轴承的振动。如果振动在预定义的级别，模块会进行内部检查；如果达到临界级别，就会发出警报。预定义级别由模块的供应厂商预设，需考虑电能消耗和机器安装等因素。

采用德国iba公司的ibaPadu-S-IT-16型可编程序逻辑控制器(PLC)进行自动追踪，采用TCP/IP通讯分析Wago组件的信号。用于数据分析的ibaLogic V4软件也由iba公司提供，并已对数据自动分析的常规程序进行了编程。在程序试验前，将ibaLogic程序转移到ibaPadu，即转移到ibaLogic程序的运行环境中。ibaPadu和ibaLogic的联合集结了一个基于软件的PLC(软PLC)。iba公司还提供ibaPDA程序，它从ibaPadu/ibaLogic中收集数据，并以图表形式呈现测量数据。图3列出了从数据获取到数据呈现所需的设备和软件。

图3 用于数据获取、数据处理、数据分析和数据呈现的设备及软件

5 结果

织造过程中轴承的振动测试结果如图4所示。

图4 振动检测

图4的测试结果是织机启动过程中获取的。图4中“A”区域表示织机启动时刻的振动，此处的振动不代表胸梁轴承的状态，“A”区域的振动峰是启动造成的结果。“B”区域的振动峰为真正超出了正常振动级别的部分，织机启动5 s后，达到正常运行状态，标记为“B”区域。在用振动级别评价轴承状态时，必须考虑启动过程中变化的振动级别。此时轴承的振动幅度稳定在约5 mm/s，且振动幅度有变化。 “B”区域中的小振动峰与轴承的状态有关。研究表明，轴承老化会使峰的高度和振动幅度增加。轴承使用寿命的终止时间可据此进行预测。该测试表明，可以实现机器状态的自动监测。

6 总结与展望

为织机安装状态监测系统的第一步已经确立，本课题的研究目标是为更多织机部件引进状态监测系统，从而得到能报告组件状态的智能机器。新技术采用即时维修系统，可用于提前计划维修事宜。本案例将状态监测系统安装在织机胸梁的轴承上，测试了织机开启过程中轴承的振动。试验表明，状态监测系统需考虑织机启动过程中振动的变化。另外，还测试了振动峰，得知峰的高度与轴承的状态相关。本文研究所用组件总价值约4 000美元，加装更多的传感器以监测机器上不同部件对此价格不会产生太大的影响。

研究的下一步计划是监测不同的轴承以评估轴承位置对振动幅度的影响，以实现对织机控制单元的完整的状态监测。此外，还将应用响应状态监测系统，适应织机设置的自优化程序。该自优化程序可降低因轴承振动造成的对织机中其他机器组件的损伤。

郭文君 译 李 刚 校

Concept for just-in-time-maintenance of the weaving process

MarcoSaggiomo，JanHeibeyn，Yvos-SimonGloy，ThomasGries

InstitutfürTextilechnik(ITA)derRWTHAchenUniversity，Achen/Germany

The productivity of any mechanical production system is decreased by necessary repairs caused by e.g. wear-related failures. Because the machine has to stop in case a machine component such as a bearing fails，production slows down until the machine has been repaired. The deadlines for the production will be at risk because of the unexpected stop. In addition the down-time results in a loss for the company. The failure of machine parts is mostly unpredicatable if the part is not continually monitored. The time needed until the machine is repaired is usually longer than the actual time needed to replace the broken component. This is the motivation to install condition monitoring systems，which automatically track the condition of the components and predict a possible failure. This system is especially useful for textile production，because the product is created at high speeds. In consequence，a small delay in production has a significant impact on the profit . The concept of just-in-time-maintenance is aimed at preventing the maintenance-related delays as much as possible.

weaving process； just-in-time-maintenance； condition monitoring； failure