造纸行业设备振动状态在线监测与故障诊断系统

一、系统概述

造纸行业关键设备振动状态在线监测与故障诊断系统是一个专门为制浆造纸生产线，特别是为长达数百米的现代化造纸机提供全生命周期健康保障的智能化平台。

该系统通过在遍布造纸机各段的成百上千个轴承、辊子、齿轮箱上部署耐腐蚀、防水、耐高温的传感器，实现对整条生产线运行状态的连续、高精度监测。其核心目标不仅仅是预防设备故障，更是：

（1）保障纸张品质：控制振动，消除“振动条纹”等质量缺陷，是生产高等级纸张的前提。

（2）避免灾难性停机：预防单个轴承的失效演变为对昂贵备件（如靴套、毛毯、网）的破坏，杜绝长时间的非计划停机。

（3）优化维护资源：实现从“消防队式”抢修到精准预测性维护的转变，显著提升维护效率和设备综合效率(OEE)。

二、系统组成

系统架构采用分层设计，包括：

（1）现场传感层：传感器

特点：强调高防护等级(IP67/68)、耐腐蚀、耐高温和便捷安装。

传感器选型：

       • 防水防腐传感器：主要用于湿部和压榨部，通常采用不锈钢外壳和一体化防水电缆。

       • 耐高温传感器：专用于干部封闭罩内的辊子轴承监测。

       • 无线振动传感器：在布线困难或转动设备（如某些引纸辊）上具有巨大优势，可大幅降低安装成本和复杂度。

       • 快速安装接头/底座：便于在更换辊子时快速拆装传感器。

 （2）数据采集与传输层：数据采集仪

特点：适应超长距离、强电磁干扰环境。

组成：

       • 分布式采集站：沿造纸机分段部署多个数据采集站，就近采集，通过光纤环网将数据汇集到中控室，有效避免信号衰减和干扰。

       • 高密度通道采集器：鉴于测点数量庞大，需采用高通道密度的采集器以节约空间和成本。

（3）应用服务与决策支持层:监测软件平台

特点：为生产、设备、工艺多部门提供协同工作平台。

可视化平台：提供造纸机全景模拟图，在图上直观展示每个测点的健康状态。提供频谱瀑布图，清晰展示设备状态随时间的变化。

移动应用(APP)维护人员可通过手机或平板随时随地查看设备状态、接收报警、查阅诊断报告，极大提升响应速度。

（4）数据处理与智能分析层：故障诊断系统

特点：诊断模型与造纸工艺和设备特性深度绑定。

分析引擎：

       • “纸病”关联分析：将振动频谱与纸张的质量缺陷（如条纹间距）进行关联分析，快速定位“肇事”辊子。

       • 毛毯/网状态评估：通过分析振动信号中与毛毯/网周长相关的频率成分，辅助判断其健康状况。

       • 造纸行业专家知识库：内置针对各类辊子轴承（球面、圆锥、圆柱）的故障模型、齿轮箱磨损、真空泵气蚀、压区振动、辊子不平衡/不对中等问题的诊断逻辑。

三、典型应用对象

造纸行业的关键设备，如：

       • 制浆设备：磨浆机、碎浆机、筛选机、搅拌器。

       • 造纸机本体（核心中的核心）：

       • 湿部（网部）：流浆箱、成形辊、真空伏辊、案辊、导辊。

       • 压榨部：中心压榨辊、真空压榨辊、靴式压榨的靴套与油站、导毯辊。

       • 干部（烘缸部）：所有烘缸的轴承座、传动齿轮箱、导毯辊。

       • 后加工设备：压光机、卷纸机（Reel）、复卷机、涂布机。

       • 辅助系统：大型真空泵、空压机、风机、水泵。