ap故障诊断新技术和状态监测

2020/11/6工业装备故障诊断技术1故障诊断新技术基于近场声全息的结构故障振动技术2020/11/62可视化声源定位技术通过重建设备辐射的噪声场以直观的动态图像来进行噪声源的识别和定位，为噪声控制、预测及故障诊断等提供依据2020/11/63常用的声场可视化方法近场声全息（NAH）－传统方法基于边界元建模（BEM）的NAHHELS方法（Helmholtz方程最小平方误差）波叠加方法（WaveSuperposition）波束形成（Beamforming）2020/11/64可视化声源定位实例SurfacevelocityofthediscbrakeassemblyMicrophonearrayalignedagainstadiscbrakeassembly2020年11月6日星期五5可视化声源定位实例IntensityplotshowingtransmissionpathsthroughacardoorMicrophonearrayalignedagainstacardoor2020年11月6日星期五6可视化声源定位实例汽车发动机电机2020/11/676300HzR5cm3150HzR10cm4000HzR8cm5000HzR6cm汽车发动机声场图近场声全息需要约3300个测点，才能识别这样的高频2020/11/6工业装备故障诊断技术8计算机辅助状态监测与故障诊断石油、化工、冶金、能源等行业的许多大型设备，如压缩机，汽轮机、发电机组、轧钢机、转炉、风机、水泵等都是生产线的关键设备，这些设备一旦发生故障停机，轻者影响产量，重者会导致整个生产线、整个装置、整个工厂停止生产，甚至会造成人员伤亡事故，造成环境污染或产生不良的社会影响。大型关键设备的安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行不仅关系到企业的经济效率，而且关系到安全和社会问题。因此，世界各国都在致力于推广设备状态监测与故障诊断工作，一些国际知名的大公司、大企业在体会到状态监测与故障诊断工作给企业带来的经济效益后，也自觉地投入大量资金开展这方面的工作，这就是设备状态监测与故障诊断技术在国内外蓬勃发展的主要原因。2020/11/6工业装备故障诊断技术9计算机辅助状态监测与故障诊断设备在线监测与故障诊断系技术以现代科学中的系统论、控制论、可靠性理论、失效理论、信息论为理论基础，以包括传感器在内的仪器设备和计算机为技术手段，结合监测对象的特殊性，有针对性地对各设备运行参数进行连续监测，对设备运行状态做出实时评估，对故障提前预报并作出诊断，变故障停机为计划停机，减少停机或避免事故扩大化，使企业对设备的维修管理从计划性维修、事故性维修逐步过渡到以状态监测为基础的预防性维修，提高了企业设备管理现代化水平，刨造了巨大的经济效益。2020/11/6工业装备故障诊断技术10计算机辅助状态监测与故障诊断振动信号PC总线PC总线PC总线转速信号温度压力等振动信号同步采集转度采集定时触发非振动信号智能采集卡IPC工业计算机数据采集实时监控系统网络光隔电流环PC计算机在线故障诊断系统机组2020/11/6工业装备故障诊断技术11计算机辅助状态监测与故障诊断2020/11/6工业装备故障诊断技术12计算机辅助状态监测与故障诊断2020/11/613监测与诊断系统在完成状态监测与故障诊断的过程中，通常需要依靠一定的监测与诊断工具和手段，即需要有相应的计算机化的自动监测与诊断装置、仪器或系统2020/11/614监测与诊断系统前的考虑建立监测与诊断系统之前应考虑如下问题：▄经济性-应能够尽可能地节省投资；▄可靠性-自身应具有更高的可靠性；▄实用性-实用的功能，操作简便；▄有效性-分析、诊断结果有效；▄扩展性-较好的可扩展性和自开发性能。一般情况下，根据经验企业用于设备状态监测与故障诊断的投资应占其固定资产的1％~5％。并且，随着设备复杂程度和技术先进性的增加，此项投资的额度还应有相应的增加2020/11/615监测与诊断系统的分类与选用离线系统(巡检系统)在线系统(集中式、分布式)远程系统(C/S结构、B/S结构)设备类型一般设备重要设备关键设备损坏后果小部分停产或不停产大部分停产(50-100%)完全停产监测系统类型离线监测系统一般在线系统计算机化在线系统便携式测量仪器推荐选用至少选用2020/11/616离线系统也称为机械故障巡检系统，通常由传感器、便携式数据采集器和计算机软件组成采用定期巡回检测和离线分析的方式工作适合于对工厂中量大面广的中、小型机械设备，尤其是那些尚无固定监测点的机器进行定期的状态监测与故障诊断(手持式)传感器便携式数据采集器PC计算机+监测、分析与诊断软件RS-232c2020/11/617在线系统在线监测与诊断系统具有数据采集连续、快速、数据处理实时性好、分析诊断功能全面、丰富等特点适用于具有固定监测点的大型连续运转的关键机械设备这类系统又可分为集中式单机系统、集散式系统以及分布式系统2020/11/618集中式结构是以单一(微型)计算机为主体的监测与诊断系统由计算机主控完成现场工况监测、数据采集、信号处理与分析、故障诊断等全部工作优点：便于管理控制，具有较高的稳定性和可靠性;系统具备信号处理、特征提取、状态分类、趋势分析以及分析报告生成、数据库管理等多方面的功能2020/11/619集散式结构利用多台计算机来联合实施监测与诊断，但这里的每台计算机彼此相互独立，基本上没有联系，其实质是集中式结构的简单迭加通过RS232或RS422串行通讯方式把一台主控计算机与若干台从属计算机联接起来协同工作的主从式结构。其中，从属计算机(或称辅助计算机)分别独立地完成现场数据采集与状态监测并共享主机，而主机则负责完成分析与诊断功能并始终肩负对从属机进行管理和控制的任务2020/11/620分布式结构-远程系统的雏形针对地域分布较广的多台机器设备，通过计算机网络把分布于各局部现场、独立完成特定功能的本地计算机互联接起来，并在一台主控计算机的控制下，构成分级管理模式，最终达到资源共享、协同工作、分散监测与集中管理、诊断的目的主计算机辅助计算机辅助计算机辅助计算机网络网络网络网络主计算机辅助计算机辅助计算机网络(a)(b)2020/11/621分布式结构-远程系统的雏形分布式结构具有资源分散、结构模块性、工作并行性、协作自治性、系统透明性等优点。此外：分散数据采集，集中状态监测、诊断和管理可靠性高各现场工作站均能够独立完成分布式处理，各节点具有相对独立性，当某一节点发生问题时，并不影响其它节点的正常工作可护展性和灵活性好由于采用了网络化结构，系统能在适应新技术的发展过程中，方便地将落后设备从网上卸下、将更新设备挂到网上功能强系统支持多用户、多任务，可承担较多的工作负荷成本低网络接口集成度高，网络基础设施可与生产管理控制系统、MIS系统等共享，系统的整体性能价格比高2020/11/622远程故障诊断的基本概念基于Internet/Intranet的远程故障诊断是设备诊断技术与通信技术、网络技术、计算机技术以及控制技术相结合的产物远程诊断跨越了企业与研究机构、企业与企业在时间和空间上的距离▄学术界可以利用网上诊断服务器开设技术知识讲座，对企业技术人员进行辅导和技术培训，同时发表有关的最新研究成果▄企业界则可以利用监测服务器为研究机构提供宝贵的现场数据，向研究机构或其它企业提出咨询2020/11/623远程故障诊断的基本概念远程诊断系统能够方便地实现企业内部、行业内部、甚至更大范围的诊断数据和知识的共享，能够有效地组织异地专家会诊等远程诊断系统还是一个集咨询、培训、讨论、数据交换等于一体的全方位的信息交流系统▄这样既解决了生产企业技术力量不足和技术水平提高的问题▄又有利于研究机构更准确、更有效的获得设备运行的第一手资料，充实理论和技术研究2020/11/624远程故障诊断系统的结构一个完整的远程故障诊断系统通常应当包括三个主要子系统▄远程诊断中心：在高性能WEB服务器和数据库服务器的支撑下担负整个系统的控制协调任务▄企业监测分析中心(初级诊断中心)：主要负责企业内部的监测、分析和诊断，以及设备管理工作，同时负责对下属监测工作站的控制及管理▄现场监测工作站：由网络化的高性能再线数据采集器或便携式数据采集器所构成，主要负责数据采集、预处理以及报警监控等工作2020/11/625远程故障诊断系统的模型Internet远程诊断中心企业监测中心数据库现场工作站防火墙防火墙打印机HubHubHub数据库数据库数据库HubPRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/sPRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/sPRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s2020/11/626远程故障诊断系统的基本要求无成本客户端：客户端软件应当是一般用户桌面系统都具有的浏览器廉价的系统维护：系统功能可以由用户添加组件进行扩展；系统性能可以通过远程升级组件获得提高低廉的网络投资：用户可以充分利用企业内部已建立的Intranet，进行整个系统的构建低廉的监测和诊断费用：各种(关键)设备可以共享同一套系统2020/11/627远程故障诊断系统的基本要求知识共享：对于地域分布的大型企业集团，允许在一个地区获取诊断知识，然后通过中心知识库，让整个企业共享相同或相近知识专家共享：能够通过网络汇集同行专家完成数据分析和故障原因会诊及评价协作诊断：不同地区的诊断系统和专家可以在远程诊断中心的协调下组成一个大的诊断网络，通过对不同来源的诊断结果进行融合的形式，最终给出协作诊断的结论2020/11/628远程故障诊断系统的体系结构三层B/S结构体系▄表示层(应用层)▄逻辑层▄数据层工作模式Internet服务器组件Web服务器/IIS4.0ASPJavaScript/VBScript基于浏览器的客户工作站数据库HTMLJavaScript/VBScriptActiveX/JavaApplet2020/11/629远程在线监测与诊断系统示例VSN-NetMDS现场监测站DBServerWebServer分析工作站企业监测中心现场监测站DBServerWebServer企业监测中心DBServerWebServer远程诊断中心Internet诊断计算工作站计算工作站分析工作站计算工作站领域专家领域专家ADSLModemISDNISDNCERNETVXI系统主控机VXI系统主控机防火墙防火墙防火墙远程诊断中心企业监测中心现场监测站2020/11/630示例：VSN-NetMDS系统结构框图基于网络的远程监测与故障诊断系统VSN-NetMDS基于VXI总线的数据采集系统VSNsNetDAU企业监测中心VSNsNetEMC远程诊断中心VSNsNetRDC数据库VSNsNetDB用户管理系统UMS状态监测系统CMS设备管理系统EMS故障诊断系统FDS用户管理系统UMS远程分析系统RAS组件库系统CLS2020/11/631示例：VSNsNetEMC企业监测中心状态监测系统历史数据分析故障诊断专家系统设备管理系统用户管理系统启停车过程监测用户帮助系统2020/11/632示例：VSNsNetDAU监测工作站硬件：基于VXI总线、并受DSP处理器支撑的多通道并行数据采集与预处理装置；可实现振动信号8Ch至64Ch的灵活组织，慢变（温度、压力、流量）信号1Ch至24Ch自由组态快变（振动）信号完全同步采样。在内时钟控