堆垛机故障分析与健康状态监测研究

堆垛机故障分析与健康状态监测研究　张　帅，刘　军，刘　欢　（北京物资学院信息学院，北京　１０１１４９）　摘要：自动化立体仓库在现代仓储行业中发挥着重要的作用，而堆垛机作为整个自动化立体仓库的核心设备，运行状态、故障类型　以及使用寿命，对于仓储作业正常运转具有重要的影响。因此对堆垛机健康状态进行监测，实施科学的检修与维护，既可以预防事故　的发生，也可避免不必要的经济损失。就目前情况来看，评判堆垛杌健康状态的好坏，不能只依据其出现的故障情况来判断，还包括　使用寿命、故障维修后的状态等影响因素。从堆垛机故障与健康状态监测研究入手，分析故障原因及诊断技术，结合机电设备的健康　状态监测研究现状，给出堆垛机故障诊断、健康状态监测的方法。　关键词：堆垛机；故障诊断；健康状态监测　中图分类号：ＴＨ７０７　文献标识码：Ｂ　Ｄ　ｏＩ：１０．１６６２１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００１—０５９９．２０１７．０６．１３　０引言　以利用振动传感器、速度传感器、噪声传感器等来实现。在堆垛　机故障诊断方面，通过采集传感器所获取的数据来分析堆垛机　的故障，从而达到故障诊断的目的。　（１）首先在堆垛机故障诊断方法中最常用的是故障树诊　断方法。其次是针对因缺乏数据无法准确获得堆垛机系统和　部件的失效概率，而提出了模糊集理论和主观贝叶斯方法　等。就目前物流仓储行业的发展来看，堆垛机故障诊断技术　已经日渐成熟，但堆垛机故障诊断只关注了堆垛机的故障问　题，而对整体健康状态未加考虑，所以应从堆垛机的运行时　自动化立体仓库在现代仓储行业中发挥着重要的作用，而　堆垛机作为整个自动化立体仓库的核心设备，运行状态、故障　类型以及使用寿命，对于仓储作业正常运转具有重要的影响。　因此对堆垛机健康状态进行监测，实施科学的检修与维护，既　可以预防事故的发生，也可避免不必要的经济损失。就目前情　况来看，评判堆垛机健康状态的好坏，不能只依据其出现的故　障情况来判断，还包括使用寿命、故障维修后的状态等影响因　素。随着物流业的快速发展，物流作业对堆垛机的状态监测也　提出了更高的要求，即，能全面监测堆垛机的健康状态，不断　增加管理人员对堆垛机工作状况的了解，能根据堆垛机的健　康状态进行有目标的检修与维护，可为企业领导做出正确决　策提供准确的依据等。　１　堆垛机故障诊断　１．１堆垛机故障分析　间、历史故障数据、历史维修数据、环境影响因素等进行综合　判断与考量。　（２）为了保持堆垛机性能和早期发现异常状态，应在点　检标准中规定点检项目、顺序、方法、周期及校验标准等，点　检结果都要逐一记录在点检卡上，并作为编制状态维修计划　和修理作业的依据。在实际工作中，对每台堆垛机的点检标　准都要进行细化，点检卡分为上、下两部分，上部分为点检项　目、项目代号、项目内容、点检方法，使操作工能够清楚的了　解点检的部位和要求。下部分是由设备代号、日期等内容构　成的点检表。　２设备健康状态监测研究现状　２．１研究现状　在立体化仓库中巷道堆垛机一般分为２种：单立柱和双立　柱。包含的３大机械机构是：运行机构，主要是指沿轨道水平运　动的机构，主要涉及到制动器制动力矩的调整；起升机构，主要　指在垂直方向上升或者下降的运动机构；货叉伸缩机构，主要是　对货物的存和取。故障形式主要有机械故障、噪声故障、电气故　障和运行故障。机械故障，如载货台升降导向机构故障，运行机　构的导向装置故障；货叉伸缩轴承故障等。噪声故障中主要是行　走轮与轮轨的摩擦；起升机构中的钢轨、天轨与货架直接的撞　随着科学技术的不断发展，机电设备也趋向于数字化、自动　化、智能化和柔性化，先进的机电设备能大大提高劳动生产率，　击；上横梁处的导向轮与天轨之间撞击等。电气故障主要是电路　板和控制系统故障。运行故障主要是跑偏和啃轨问题，堆垛机导　向轮故障容易造成脱轨，主要是松动和脱落所致；载货台导向轮　容易造成载货台倾斜，甚至造成货物滑落。货叉轴承故障，主要　是载荷较大，造成轴承磨损、疲劳和胶合等。巷道式堆垛机提升　机构故障，主要是链条和轴承故障。　１．２堆垛机故障诊断技术　从堆垛机所产生的故障分析可知，通过监测振动数据、运行　速度数据及产生的噪声数据，来分析发生的故障原因与程度。可　减轻劳动强度，改善生产环境，完成人力无法完成的工作。因此，　机电设备也成为提高生产效率，扩大生产规模等必不可少的手　段。在实际生产过程中，设备使用时间越长，其性能越弱，越容易　发生故障。如果不能及时维护和保养，就可能导致其无法正常运　行，使企业生产受阻，甚至造成重大经济损失。所以，设备状态评　估体系的指标选取，需是最能反映设备状态优劣的典型参数，并　保证每个指标的可测性、完备性、独立性、客观性、灵敏性及一致　性。对不同的设备来说，要选取不同的指标参量来评价其健康状　态，如振动指标在设备健康状态监测中往往起到重要的评价作　ｉｌ￣ｉＪｍｔｌＥｉｍｕ　２０１７№６田　用，其次是故障类型数据的收集，设备使用寿命，所处的运行环　境等参数。目的是确保设备的健康状况，能够始终处于科学的监　控状态之下。　２．２机电设备健康状态监测技术　（１）在设备健康状态研究领域，大部分都是通过选取评价设　备健康状态的指标参数来分析其健康状态的，而监测这些指标　参数的技术也就成为了人们研究的重点。随着传感器和计算机　技术的快速发展，在为机电设备健康状态监测研究提供更加高　效的技术手段同时，也为数据采集、数据传输、数据分析、故障处　理等提供了便捷、可靠的处置方式。某企业的机电设备健康状态　监测流程见图１。　机电设备　机．由讨各　Ｉ　Ｉ　Ｉ　监测位置　机械结构　。电气部分　其他因素　上　上　摩　ｌ　．　环　ｌ　上　速　振　噪　擦　电　电　历　境　设　度　动　宙　温　流　压　史　温　备　关键数据　数　数　数　度　变　变　故　度　使　采集　据　据　据　数　换　换　障　湿　用　采　采　采　据　数　数　数　度　寿　集　集　集　采　据　据　据　数　命　集　据　—１＿－　—１一　—１－－　。。ｒ＿＿　—－１一　—１一　。　ｒ　。。广．Ｉ　。’ｆ－－　Ｌ一＿　ｌ　●　数据采集　数据传输　预处理　Ｌ　ｌ　Ｉ　上　隐　式　坐　∞　ｂ　神　深　马　克　回　经　网　度　学　应用相关　尔　归　络　习　模型分析　夫　模　模　理　数据　模　型　型　论　型　。。　Ｉ　１７Ｉ：姑璺：　．碴匀１　　数据处理融合最后给　出决策方案　出设备健康状态结果　图１　机电设备健康状态监测流程　（２）２种判断设备健康状态的方法：通过声音信号的分析处　理；应用传感器技术监测振动数据并通过神经网络分析数据。通　过功率监测仪器监测设备的功率，利用振动监测技术来获取判　断设备健康状态的指标数据，最后通过专家系统和神经网络技　术来处理所获取的数据，并给出诊断结果。目前分析设备健康状　态的主流方法有：隐式半马尔可夫模型（ＨＳＭＭ，Ｈｉｄｄｅｎ　ｓｅｍｉ—　Ｍａｒｋｏｖ　Ｍｏｄｅ１）、Ｌｏｇｉｓｔｉｃ回归模型、神经网络模型、模糊综合评　价（ｆｕｚｚｙ　ｓｅｔ）和层次分析法（ＡＨＰ）等。可以针对不同的设备或根　团ｉｇ．ｉＭｔｌ￣＿ｔｌｆｌｌ　２０ｌ７№６　据故障属性来选取合适的分析方法，并结合各自优势来整体分　析设备的健康状态。　２．３堆垛机健康状态监测　单一的监测堆垛机的故障只能从一个方面确保设备的正　常运行，并不能给企业管理者一个更加直观的结果。例如，设　备这次发生了故障，经过维修之后能正常使用了，如何确保在　下次出现前就能做到提前防控。其次是如何判断堆垛机能用　多久，或掌控堆垛机运行情况趋势等。所以，需从设备的整体　健康状态人手来解决故障监测的瓶颈问题。由于堆垛机所产　生的故障类型不同，而故障类型数据又是影响健康状态的重　要参数之一，因此监测堆垛机的故障状态是非常必要的。此　外，影响堆垛机的健康状态的指标参量还应包括设备的工作　状态参数、维修的历史数据、运行时间参数、环境影响因素等。　可以表述为能实现其预期功能的某种状态程度，通过选取关　键指标来定量分析各个指标所占的比重等，从而给出健康指　标参数与健康状态的映射关系。通过布置相应的传感器对这　些指标参数进行监测采集，并把采集到的数据通过相应的数　学模型分析给出健康状态的最终结果。　２．４在企业中的作用　对于企业而言，自动化立体仓库的重大作用和重要意义是　不言而喻的，面对自动化立体仓库设备的故障和问题，管理人员　需要引起高度重视。在对设备进行恰当的配置和现场选择后，能　够将设备的作用充分发挥出来。通过对特种设备的科学管理，才　可以从容面对和解决施工中的各种困难与问题，而使企业能够　欣欣向荣和健康发展。安全管理是一项需要长期坚持做好的工　作，需要在工作中不断探索、不断创新、不断修正和不断完善，如　结合实际情况及时找出疏漏的地方，建立起完善与健全的安全　防线等，以保证企业资源的最大化利用，使建筑行业施工生产能　够安全与稳定地进行。　３结语　通过上述分析可知，确定设备的健康状态需选取不同的指　标来加以综合评价，不仅可以有效的预防故障发生，也可以更加　全面的监测堆垛机的运行情况，减少因出现故障而使企业经济　利益受到损失。随着仓储环境的不断改变，堆垛机的健康状态监　测也会产生大量的数据流，采用综合分析方法已不能满足实际　工作需求，需借助大数据的优势来分析堆垛机的健康状态，不仅　会为堆垛机的健康状态监测带来更全面、及时、准确的结果，也　可为企业提供更为合理、科学的决策方案。　参考文献　［１］李小平，于康康．堆垛机远程故障诊断关键技术的研究［ｊ］．兰州：兰　州交通大学学报，２０１　１（４）：１５—２０．　［２］郝隆誉．堆垛机远程故障诊断［Ｊ］．物流技术与应用，２００８（５）：８９—９１．　［３］高广杰，杨维平，赖明廷．基于故障树分析法的巷道堆垛机可靠性分　析［Ｊ］．新技术新工艺，２０１４（４）：１２１－１２４　［４］李明忠．巷道式堆垛机提升机构典型故障及维修方法［Ｊ］．合成技术　及应用，２０１４（２）：３４—３７．　［５］廖伦彪，杨丰，张宝，等．故障树分析法和模糊集理论在堆垛机故障诊　断中的应用［Ｊ］．烟草科技，２０１４（７）：１７－２０．　［编辑王永洲］　。　墨．，．。　玺。塑霆　．