健康状态监测诊断与远程服务

中国煤科CCTEG机电设备健康状态监测诊断与远程服务系统中国煤炭科工集团信息服务中心北京天地龙跃科技有限公司公司介绍1系统概述2系统架构3系统功能与技术实现4典型应用案例5汇报提纲一、公司介绍北京天地龙跃科技有限公司（简称“天地龙跃”）是隶属于中国煤炭科工集团有限公司的全资子企业，成立于2004年9月，2016年挂牌成立集团公司信息化服务中心。公司现有职工将近60人，从事软硬件产品开发的工程技术人员达到员工总数的85％以上，其中拥有硕士和博士学历的技术人员高达90%。煤机电子商务平台在线监测与远程诊断一体化云服务平台3DGIS智慧矿山技术平台集团级管理信息化平台公司介绍系统概述1系统架构3系统功能与技术实现4典型应用案例5汇报提纲2二、系统概述•以经验为主，优化设计缺乏数据支撑•产品缺陷缺乏问题追溯手段•备件生产供应缺乏设备使用状况统计•没有稳定的专家团队作为技术支撑，没有专业分析诊断系统作为手段；运维人员成为“救火队员”，疲于应付各类设备问题1234•不能及时掌握设备运行状态信息•非计划停机多,维修资源消耗在故障抢修设计生产使用运维存在问题：缺乏统一的设备运行数据共享与应用平台三、系统概述促进企业从制造向“制造+服务”的转型升级用户精准服务成本精准控制提升产品品牌形象业务拓展提供数据支撑•提高为用户的服务质量•提高设备的生产效率和使用可靠性-预测性维护指导-维护人员及时了解设备故障与提供处理方案-被动服务--主动服务•有计划的安排设备停机维护时间•大幅度缩短维修时间，降低维护成本-售后服务、配件销售、大修、再制造、融资租赁等业务设备监测诊断与远程服务系统提供强大的信息采集与数据应用平台，为异地服务、设备健康诊断与评估、配件销售与配送、服务人员维护以及客户咨询提供有效的远程支持手段。公司介绍系统概述1系统架构2系统功能与技术实现4典型应用案例5汇报提纲3四、系统架构机电设备健康状态监测诊断与远程服务系统由传感与采集系统、矿端数据分析与传输系统、云服务平台和远程服务中心四部分组成。整个系统是以“数据生产平台放在矿端，数据存储、处理、发布、分析应用平台放在云端，人工监视与服务放在服务端”，共享数据成果给所有需要的客户端，构成一个“矿+云+服务”的云服务集中布署模式。实现数据共享、专业技术服务四、系统架构四、系统架构煤机设备全生命周期管理云服务平台云服务器云服务器A矿B矿C矿数据上传服务器数据上传服务器数据上传服务器互联网互联网天地龙跃系统维护服务云端矿端采煤机在线监测、故障诊断掘进机在线监测、故障诊断采煤机在线监测、故障诊断井下井上多用户部署结构公司介绍系统概述1系统架构2系统功能与技术实现3应用案例5汇报提纲4四、系统功能与技术实现云服务平台3矿端数据监测与传输系统2传感与采集系统1远程服务中心--客户端41.测点布置2.传感器3.采集装置4.1传感器与采集系统设备类型测点位置传感器类型数量备注振动减速器输入轴加速度传感器2减速器中间轴加速度传感器2减速器输出轴加速度传感器2液位箱体顶部液位传感器1油品质箱体下部油质传感器1压力冷却水管路压力传感器1流量冷却水管路流量传感器1温度减速器输入轴温度传感器1贴片式减速器输出轴温度传感器1贴片式油箱底部温度传感器1插入式冷却系统水温温度传感器1插入式统计：振动6个，温度4个，液位、油品质、压力、流量各1个测点配置表（1台）4.1传感器与采集系统•监测全面•数据准确•矿用安全•接口标准----YHZ18矿用本安型振动监测分析仪•功能特点：–高速数据采集（20MHz采样率）–12通道4-20mA采集接口–300MHzDSP处理器–多信息融合报警判断–振动大小峰峰值监测–振动报警门限设置与自动报警–故障频率自动计算–独特的故障定量分析和智能诊断–“黑匣子”功能–RS485/以太网数据传输4.1传感器与采集系统4.1传感器与采集系统监测分站用于实现转载机动力部、破碎机动力部、输送机动力部的电机与减速器温度、压力、流量、油位、振动大小等运行参数采集与传输。•监测分站采用嵌入式ARM(LPC1768)处理系统•监测分站具有8路4-20mA温度采集、6路4-20mA电路信号采集、4路PT100信号采集•RS485、以太网通讯接口、液晶显示----KJ759-F矿用本安型数据监测分站四、系统功能与技术实现云服务平台3矿端数据监测与传输系统2传感与采集系统1远程服务中心--客户端41.系统架构2.主要功能4.2矿端数据监测与传输系统数据集成上传、超限报警、常见故障简易诊断（社区门诊）矿端系统架构4.2矿端数据监测与传输系统采用信号处理技术、嵌入式技术、故障诊断技术、计算机网络技术和数据库技术相结合的技术方法，系统主要功能包括：1、常见故障实时简易诊断，实现常见故障报警提示与本地简易诊断。2、故障程度、类别可视化直观显示功能，实时直观显示设备故障；3、预警报警功能，实现设备异常状态报警与诊断报告自动生成。4、趋势跟踪分析功能，通过趋势分析实时跟踪运行状态信息正常运行振动超限报警停机检修检修后正常运行5、注油管理功能，实现定点、定质、定时、定量、定人管理与提醒。6、维修记录，实现设备现场维修情况记录与查询。7、系统自诊断功能，实现传感器、监测分析仪器的状态自诊断。8、专业信号分析工具，实现专业人员在线分析。9、多设备运行状态集成发布与上传，实现设备状态监测信息上传云端。四、系统功能与技术实现云服务平台3矿端数据监测与传输系统2传感与采集系统1远程服务中心--客户端41.系统架构2.数据库设计（1）云服务平台——技术架构4.3云服务平台采集系统结构化数据半结构化数据非结构化数据流数据实时数据数据源层综合开发平台结构化数据集成半结构化数据集成非结构化数据集成主数据流数据引擎集成层NoSQL数据库NewSQL数据库ETLStreamSQLEngineYARNSpark分析计算层存储层MapReduce聚类算法分类算法模式识别算法相关分析算法过滤筛选算法数据挖掘层HDFS文件系统分析模型预测模型推理模型流程模型设备管理流程设计器数据分析应用应用系统数字仪表盘可视化分析报告移动应用离线分析应用展现层用户界面知识库故障定位组件业务数据处理组件WService数据接口......在线分析实时查询大数据基础平台数据层：包括用户数据、单位数据、设备数据、测点数据。中间层：数据发布层，实现将数据库、数据文件等各类后台数据以统一标准的接口对外发布应用层：系统应用层提供了PC端、移动端两种应用模式，使用户可随时随地掌握矿井设备运行状态、故障诊断、健康状况等重要信息。•用户角色权限表通过用户、角色、权限等数据表的定义，实现了对系统中不同单位、部门、角色用户的统一管理和系统登录验证•设备生产厂家与使用单位表这一组数据表定义了设备生产厂家、部门和使用设备的集团公司、矿井、生产系统等单位信息。•设备部件测点表为实现设备状态监测、故障诊断等功能，将设备划分为部件、测点的层次结构进行管理。设备和部件都按照类型和型号进行管理，以便进行合理分类及对型号信息进行管理。•测点实时数据表实现设备状态监测实时显示。4.3云服务平台云端设备监测历史数据库，主要存储测点历史监测数据、测点报警数据、设备振动传感器原始数据与开头模拟量传感器打包数据、设备故障诊断报告、设备健康评估报告、等数据。系统采用文档型数据库对此类数据进行存储.历史监测数据库设计历史报警数据库设计故障诊断数据库设计4.3云服务平台设备监测历史数据库序号故障类型故障部位故障描述1轴系故障基础故障电机、齿轮箱基础地脚松动、结构松动、结构共振不平衡电机转子、齿轮箱高速轴齿轮不平衡不对中轴系轴心线不重合共振故障电机、齿轮箱运行频率与部件共振频率一致引起的共振2电气故障定子绕组定子叠片短损或铁芯松动、定子偏心、定子绕组松动等转子绕组转子笼条松动、断裂、转子偏心、转子热态变形等3机械部件损伤电机电机轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈旋转松动、配合松动轴电流等齿轮箱齿轮箱轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈跑圈；旋转松动、配合松动缺陷等齿轮箱啮合不良、断齿、偏磨、窜动等故障轴系轴系支撑轴承轴承内、外圈剥落；滚动体剥落；保持架刮擦、断裂；轴承动静磨碰；内外圈跑圈；旋转松动、配合松动缺陷等轴弯曲联轴器磨损、转轴窜动4.3云服务平台四、系统功能与技术实现云服务平台3矿端数据监测与传输系统2传感与采集系统1远程服务中心--客户端41.软件功能2.移动端系统功能基础信息实时显示历时趋势智能诊断健康诊断设备档案记录设备使用维护的全过程设备当前的运行状态信息设备制定时间内的参数变化根据设备当前运行状态信息智能诊断出设备状态设备厂商给出设备维护建议设备基础状态信息4.4远程监测诊断与服务软件远程监测诊断与服务软件主要功能：4.4远程监测诊断与服务软件月度设备健康状态评估报告基于互联网的跨设备、跨平台客户端应用软件，使用户可以通过计算机、手机、平板电脑等多种设备，随时、随地访问系统，获取设备最新信息。4.4远程监测诊断与服务软件远程云诊断的特点01远程协作远程信息共享与协作诊断技术，实现装备远程智能增值服务、用户精准服务和成本精准控制，提升设备现场检修维护能力。02多信息融合多信息融合的故障准确定位技术，提高故障隐患排除实时性,降低维修人员工作强度，提高工作效率。03大数据分析大数据分析与寿命预测技术，实现装备预知维护，科学指导备件库存管理，提升设备全寿命性价比，提高装备运行安全可靠性。04高效优质海量数据高效管理技术，为用户优选设备以及装备制造商结构改进和提高产品质量提供数据支持，加快产品问题的追溯与整改。05随时随地智能移动端信息共享技术，实现随时随地了解设备运行状态实时数据，高效故障报警提示。4.4远程监测诊断与服务软件公司介绍系统概述1系统架构2系统功能与技术实现3典型应用案例4汇报提纲5五、典型案例：联轴器不对中故障在线监测诊断系统分别对大柳塔煤矿5-2煤主井胶带运输机电机、减速器、驱动滚筒轴承、改向滚筒轴承安装27个振动传感器与6个温度传感器，实现对胶带运输机的电机、减速机、滚筒等设备运行状态的全面实时监测。五、典型案例：联轴器不对中故障测点与仪器现场安装：减速器振动传感器滚筒轴承振动与温度传感器本安型振动监测分析仪五、典型案例：联轴器不对中故障2013年6月4日大柳塔煤矿3#电机振动幅值增大，利用在线点检系统提供的频谱分析，可以看出频谱图中出现明显的不对中故障特征频率。由于3#电机联轴器存在不对中故障磨损严重导致振动剧烈所造成的。6月8日联轴器更换后，其历史曲线恢复正常。振动剧烈检修后恢复正常五、典型案例：电机基础刚度不足黄玉川煤矿东翼胶带运输机的驱动系统由3台电机组成，电机安装在钢结构底座上。其中2#电机在运行时振动剧烈，同时电机底座具有明显的振感。2013年8月15日对利用在线监测系统对东翼胶带运输机的3台电机进行测试与诊断分析。1#电机测点布置2#电机测点布置3#电机测点布置五、典型案例：电机基础刚度不足在线监测诊断系统智能诊断结果：2#电机存在基础刚度不足与不平衡早期故障。1#电机测点布置五、典型案例：电机基础刚度不足比较1#、2#、3#电机基础振动信号频谱，可以发现1#与3#电机基础无明显电机振动频率，而2#电机基础存在与电机振动相同的频率成分，2#电机轴伸端测点频谱中出现明显的电机旋转频率的1倍频与2倍频成分。由此可推断2#电机存在基础刚度不足与不平衡不对中故障，由于基础刚度不足，不能完全吸收电机旋转振动，因此，2#电机振动剧烈是主要是由于2#电机基础刚度不足引起的。2#电机基础频谱2#电机轴伸端频谱1#电机基础频谱3#电机基础频谱五、典型案例：配合松动故障2013年6月8号开始，南翼3部胶带机8号滚筒右侧的振动持续报警，振动值大小超过了报警门限，智能诊断出设备出现的配合松动故障类型，故障程度为晚期。6月10号检修发现轴承与轴配合松动，有明显的间隙。趋势曲线上突然增大，振动保持高位波动，检修完后开机振动恢复正常。五