（衡水學院，河北 衡水 053000）

0 引言

輕工業(yè)是我國經(jīng)濟體系的重要組成部分，在世界市場格局變動的影響下，輕工業(yè)產(chǎn)品的內(nèi)需與外供出現(xiàn)微妙變化。對于我國紡織行業(yè)來講，供給需求量逐漸增加，加大企業(yè)運行負擔。此類運行壓力作用到紡織機械行業(yè)中，則將帶來長時間、高負荷的運行問題，這就使得機械設備在運行過程中，容易出現(xiàn)因為部件磨損值超出部件承受值的現(xiàn)象，造成紡織機械設備組件出現(xiàn)失效問題，降低了企業(yè)的運行效率。針對此類問題，應該針對機械設備設定狀態(tài)監(jiān)測體系，通過數(shù)據(jù)信息的采集，及時解析出設備在運行過程中產(chǎn)生的故障問題，然后同步反饋到信息系統(tǒng)中，為維修方案的設定提供決策信息。如下試對紡織機械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷進行探討，僅供參考。

1 振動信號分析

振動信號分析是指通過振動測量，查證出固有組件在單位時間內(nèi)的振動變化量，然后將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栍枰燥@示，讓工作人員明晰到當前設備的運行狀態(tài)。對機械設備采用振動測量，可通過數(shù)據(jù)參數(shù)的映射分析出震動屬性，并測定出當前時間節(jié)點下，組件與系統(tǒng)動態(tài)響應所具備的線性關系，進而分析出受震力下，組件本身所產(chǎn)生的沖擊效果。除此之外，通過振動信號，可分析得出當前操控狀態(tài)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)參數(shù)，然后與系統(tǒng)基準參數(shù)進行核對，進一步查找出振源所在，以便于后續(xù)機械設備的監(jiān)控。

2 紡織機械狀態(tài)監(jiān)測信號分析

針對紡織機械設備進行監(jiān)測時，應先對紡織設備內(nèi)部的機械運行狀態(tài)進行分析，查證出不同操控狀態(tài)下信號發(fā)生部位以及信號在整個系統(tǒng)中的傳輸路徑。然后通過振動信號分析出當前紡織設備運行的實時信息，通過數(shù)據(jù)參數(shù)之間的逐一比對，則可通過振動信號精準辨別出設備運行過程中呈現(xiàn)出的磨損狀態(tài)。從模型計算角度來看，振動信號數(shù)值的確定與材料彈性系數(shù)、區(qū)域內(nèi)信號節(jié)點的發(fā)生系數(shù)、設備工作硬化參數(shù)、系統(tǒng)濾波次數(shù)、機械狀態(tài)發(fā)生點、信號傳輸路徑等具有密切關系，公式（1）則表示實際運算模式。

其中B1代表材料彈性系數(shù)，B2代表機械硬化系數(shù)，m 代表信號跟蹤節(jié)點范疇內(nèi)的區(qū)域系數(shù)，C1 代表信號監(jiān)測發(fā)生點，n 代表濾波次數(shù)，j 代表信號傳輸行為。

待得出實際測量結(jié)果后，監(jiān)測到的振動信號相對于初始信號來講，呈現(xiàn)出能量遞減屬性，此時則可設定跟蹤狀態(tài)信號，對機械設備狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)全過程的跟蹤處理。此過程中，跟蹤狀態(tài)信號的確定，可以分析出單位時間內(nèi)狀態(tài)信號本體所具備的變化趨勢，且此類變化過程中所產(chǎn)生的信號差值，則可反映出設備運行過程中的磨損狀態(tài)，進而確定出是運行狀態(tài)下的信號傳輸路徑。與此同時，機械磨損狀態(tài)所呈現(xiàn)出的振動信號值，其所具備的映射參數(shù)本身可以看成是映射函數(shù)值在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)所呈現(xiàn)的信號變動狀態(tài)，這樣通過相關算法，便可確定與監(jiān)測信號具備線性關系的開關量，即為在終端信號采集處所產(chǎn)生的映射值，代表不同時間節(jié)點下，信號映射值與機械狀態(tài)監(jiān)測的最終結(jié)果[1]。

3 紡織機械設備故障診斷模型建設

紡織機械設備故障診斷模型的建設是立足于實際檢測結(jié)果之上的，其可以看成是監(jiān)測結(jié)果回傳到主系統(tǒng)中，由系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)測功能，分析出當前信號狀態(tài)是否符合設備正常工作的需求，進一步確定設備是否存在故障問題。故障診斷模型在實際應用過程中，主要是對紡織設備的電路運行狀態(tài)進行分析，模擬出正常狀態(tài)參數(shù)進行比對，通過電流方向、電壓極值等，確定相關參數(shù)信息，進而對當前信號傳輸路徑進行故障診斷，故障診斷原理如圖1 所示。

圖1 故障診斷模型

通過故障診斷模型，可由不同的監(jiān)測節(jié)點，提取出特征參數(shù)，然后在參數(shù)融合顯示下，得出機械設備運行過程中所呈現(xiàn)的故障信息。故障診斷模型的建設與應用，可對紡織機械設備進行全過程監(jiān)測，結(jié)合內(nèi)部雙向反饋系統(tǒng)，分析出同一時間節(jié)點下，設備運行中存在的異常行為，進而為后續(xù)監(jiān)測工作的開展提供數(shù)據(jù)支撐[2]。

4 紡織機械狀態(tài)故障診斷

紡織機械狀態(tài)故障診斷工作在開展前期，考慮到信號在傳輸過程中所產(chǎn)生的振動影響，需對采集到的信號進行降噪處理，以得到具有模態(tài)屬性的函數(shù)。經(jīng)過降噪處理的信號則可真實反映出系統(tǒng)運行過程中存在的故障問題，提高故障診斷精度。在實際診斷過程中，固有機械狀態(tài)呈現(xiàn)出故障屬性是指信號采集、傳輸與分析過程中，出現(xiàn)信號參數(shù)不對等的問題，由此可以分析出故障問題。

故障診斷區(qū)域由輸入層接收降噪信號，然后將其與系統(tǒng)基準信號參數(shù)進行比對，分析出相對應的電流值、電壓值等呈現(xiàn)出差異性，當此類差值超出系統(tǒng)承受極限值時，則代表系統(tǒng)出現(xiàn)故障，再通過信號傳輸途徑，確定出內(nèi)部組件的故障發(fā)生位置，同時在信號參數(shù)值的監(jiān)測下，可以進一步判斷出故障狀態(tài)對紡織機械設備運行所造成的影響等級，例如磨損度等。

為更加精準地測定出紡織機械狀態(tài)所產(chǎn)生的振動信號，提高故障診斷的置信度，可設定元件故障的影響系數(shù)，以此為單位，可反映出電阻值、電壓信號和波特率等參數(shù)，這樣通過不同參數(shù)之間的聯(lián)動界定，有效避免系統(tǒng)在診斷過程中因為參數(shù)失真所產(chǎn)生的診斷中斷問題。此外，故障診斷模型的應用，可依據(jù)時間節(jié)點，分析出不同故障診斷處理中，振動信號時間差與設備運行狀態(tài)之間的曲線函數(shù)，進而分析出故障機理所具備的振動信號影響數(shù)值，實時查證出機械設備故障[3]。

5 實例分析

在對紡織機械設備進行故障診斷時，應先確定紡織機械設備的具體參數(shù)，例如線路板、內(nèi)部通訊系統(tǒng)等對信號監(jiān)測呈現(xiàn)出一定的關聯(lián)性質(zhì)的機構(gòu)。然后通過對比檢測法，分析出傳統(tǒng)監(jiān)測模式與振動信號分析模式的數(shù)據(jù)信息，通過對比得出實操效果。在具體實驗過程中，應針對機械設備狀態(tài)監(jiān)測的置信度進行記錄，以此分析出監(jiān)測體系中因為參數(shù)差異所造成誤報率的比例（誤報率與置信度成反比）。此外，應保證整體測量環(huán)境的穩(wěn)定性，不讓外界干擾因素混入到機械設備故障監(jiān)測程序中，然后進行分組實驗。整個監(jiān)測次數(shù)為8次，然后通過對數(shù)據(jù)進行分析，得出故障診斷的實際效率，表1～2 分別為對照組與實驗組的監(jiān)測數(shù)值。

表1 對照組數(shù)據(jù)

表2 實驗組數(shù)據(jù)

通過兩組數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，實驗組的置信度與誤報率高于對照組，且呈現(xiàn)出的操控性能基本符合故障診斷需求，證明基于振動信號分析的監(jiān)測系統(tǒng)具有更高的監(jiān)測精度，可精準辨別出故障問題，為后續(xù)運維工作的開展提供基礎保障。

6 結(jié)語

伴隨著輕工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紡織行業(yè)在自動化設備、智能化技術的支持下，已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工勞作模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣由a(chǎn)模式，極大地提高了生產(chǎn)效率。但紡織設備在長時間運行模式下，將因為自身損耗產(chǎn)生一系列的故障問題，會影響企業(yè)的正常運作。對此，應采用監(jiān)測系統(tǒng)，實時分析出紡織設備運行過程中面臨的故障問題，然后制定相對應的運維措施，確保設備工作的穩(wěn)定性。