北京地鐵-地鐵機(jī)電設(shè)備故障預(yù)警及智能診斷技術(shù)

1、地鐵機(jī)電設(shè)備故障地鐵機(jī)電設(shè)備故障預(yù)警預(yù)警與智能診斷與智能診斷技術(shù)技術(shù)研究與實踐研究與實踐匯報人：王亮匯報人：王亮3 33 3機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案3 34 4系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)設(shè)計方案課題立項情況課題立項情況3 32 21 1研究必要性研究必要性1 13 35 5系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想隨著北京軌道交通線路加密，車站數(shù)量不斷增加，就目前統(tǒng)計，北京地鐵所轄線網(wǎng)內(nèi)電梯總數(shù)2700臺（扶梯2189+步道11，直梯500），屏蔽門總數(shù)超過2萬套，車站大型風(fēng)機(jī)總數(shù)超過1000臺。一一、研究研究必要性必要性1）設(shè)備數(shù)量多，分布廣，加重了地鐵運營機(jī)電公司維

2、修工作強度2）機(jī)電設(shè)備有“帶病”運行風(fēng)險，對安全運營造成隱患提出運用智能化、自動化手段對設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測、診斷、預(yù)警3）機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)，對乘客人身安全造成威脅4）目前設(shè)備故障報警數(shù)據(jù)信息不能對重大故障進(jìn)行預(yù)測1、地鐵運營迫切解決機(jī)電設(shè)備安全和故障問題的需要自動扶梯一直被稱為設(shè)備故障“重災(zāi)區(qū)”屏蔽門故障對運營造成影響引發(fā)更嚴(yán)重故障造成大故障停運降低服務(wù)水平威脅乘客人身安全造成社會安全影響目前選取直接面向乘客服務(wù)和保證車站安全運營的電扶梯、屏蔽門、大型風(fēng)機(jī)設(shè)備。2、地鐵既有機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)在維修支持方面存在不足1、只能監(jiān)視設(shè)備運行工況，缺少機(jī)械部件工作狀態(tài)信息環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）綜合監(jiān)控系統(tǒng)

3、（ISCS）2、系統(tǒng)僅實現(xiàn)故障后報警，沒有智能預(yù)警、故障診斷功能3、系統(tǒng)功能偏向于行車運營，故障智能分析功能不足3、地鐵線網(wǎng)管理“高效、節(jié)約”的需要 北京線網(wǎng)加密后，大量的機(jī)電設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、維修工作，不擴(kuò)大現(xiàn)有的運營維修管理團(tuán)隊，很難能滿足北京線網(wǎng)運營需要。通過科學(xué)的現(xiàn)代化信息技術(shù)手段進(jìn)行輔助，推進(jìn)狀態(tài)維修理念，優(yōu)化現(xiàn)有維修管理資源，提高工作效率，節(jié)約人力資源，是北京線網(wǎng)未來建立 “高效、節(jié)約”型綜合維修管理體系所需要的。4、 技術(shù)研究符合“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃需要“智能制造裝備工程”列為 “十二五”重大工程，內(nèi)容要求“突破新型傳感、高精度運動控制、故障智能診斷等關(guān)鍵技

4、術(shù)，大力推進(jìn)泛在感知自動控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、關(guān)鍵零部件等裝置的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”。軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)在“十二五”中列為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)，也是“十二五”重點發(fā)展方向和主要任務(wù)之一。二、課題立項情況二、課題立項情況課題名稱：地鐵機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)研制及示范應(yīng)用課題編號：Z131100004113004承擔(dān)單位：北京市地鐵運營有限公司北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司1、課題概況二、課題立項情況二、課題立項情況2、主要研究任務(wù)1、首次在地鐵6號線工程建立 “地鐵機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)” 。2、研究自動扶梯、屏蔽門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的故障監(jiān)測預(yù)警和智能診斷技術(shù)。3

5、、進(jìn)行電扶梯故障傳感器、屏蔽門故障傳感器（內(nèi)置傳感單元）、故障診斷器等關(guān)鍵產(chǎn)品的研發(fā)。4、進(jìn)行系統(tǒng)專家數(shù)據(jù)庫、智能決策單元、應(yīng)用平臺等軟件產(chǎn)品的研發(fā)。5、完成系統(tǒng)集成并進(jìn)行試驗機(jī)運行測試，完成工程示范應(yīng)用及相關(guān)測試。6、完成實際工程系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用示范。二、課題立項情況二、課題立項情況2）提高運營公司機(jī)電設(shè)備維護(hù)維保效率，降低人工勞動強度3）利用智能化、信息化手段，強化運營維修管理體系1 ）實現(xiàn)地鐵機(jī)電設(shè)備易損部件故障早期發(fā)現(xiàn)，規(guī)避安全風(fēng)險3、課題實現(xiàn)目標(biāo)三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案采用智能儀表，減輕對人工經(jīng)驗的依賴電扶梯屏蔽門風(fēng)機(jī)經(jīng)常損壞極易磨損的

6、關(guān)鍵部位機(jī)械裝置提取故障特征信息設(shè)備故障維修人工巡檢聽、看、摸智能儀表傳感器故障趨勢預(yù)警三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案自動扶梯故障調(diào)研和功能需求第一類難以發(fā)現(xiàn)的機(jī)械故障第二類 人工檢測誤差造成安全隱患第三類缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)行故障預(yù)警第四類需要關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測機(jī)械傳動磨損電機(jī)軸承易損難以早期察覺軸承監(jiān)測三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案自動扶梯故障和安全風(fēng)險分析及監(jiān)測手段減速器主驅(qū)動輪梯級鏈漲緊輪驅(qū)動底座螺栓扶手帶螺栓振動監(jiān)測溫度監(jiān)測第一類難以發(fā)現(xiàn)的機(jī)械故障對設(shè)備零部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測需要在自動扶梯上增加

7、測點三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案振動測點-旋轉(zhuǎn)機(jī)械智能診斷原理加速度傳感器模擬振動信號數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換數(shù)字振動信號信號解析處理智能分析診斷振振動動值值信號頻譜信號頻譜信號波形信號波形( (時域圖時域圖) )通過通過FFTFFT（快速傅里葉變（快速傅里葉變換實現(xiàn)）換實現(xiàn)）結(jié)果輸出變換到頻域的目的 機(jī)械零部件的具體故障部位和性質(zhì)，與頻率有確切對應(yīng)關(guān)系，這是故障機(jī)理決定的。軸承型號: 6224轉(zhuǎn) 速: 2980 rpm滾 珠 數(shù): 9個節(jié) 徑: 167.5mm滾子直徑: 30.15三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案

8、機(jī)械故障在線智能分析診斷技術(shù)通過對振動波形頻譜智能分析，精確診斷部件故障原因1、軸承內(nèi)/外圈故障2、軸承滾動體故障3、軸承保持架故障4、軸承跑套故障5、軸承潤滑不良故障6、減速箱斷齒故障7、減速箱磨損故障8、固定架松動故障9、鏈條磨損三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案需求分析及解決方案振動測點：驅(qū)動電機(jī)x2減速器x1底座x1振動測點：主驅(qū)動輪軸承x2振動測點：梯級鏈漲緊輪軸承x2溫度測點：扶手帶溫度x2環(huán)境溫度x1扶梯自檢故障信號約50個。傳動部分故障采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線智能分析診斷技術(shù)16個加速速度振動傳感器。3個紅外線非接觸式溫度傳感器。扶梯逆轉(zhuǎn)制動零部件監(jiān)測停車制動失

9、效三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案乘客人身安全人工測試制動性能目測、忽略第二類 人工檢測誤差造成安全隱患扶梯制動對扶梯運轉(zhuǎn)進(jìn)行性能測試監(jiān)測原因不確定對每天停車制度參數(shù)進(jìn)行計算存儲制動性能進(jìn)行評估三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案扶梯制動性能監(jiān)測原理扶梯電流監(jiān)測對扶梯停車制動距離進(jìn)行測算傳動距離測量扶梯軸承監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄趨勢分析單個數(shù)字量存在誤差趨勢和變化才是關(guān)鍵系統(tǒng)每天都在替人進(jìn)行性能測試用電負(fù)荷數(shù)據(jù)三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案自動扶梯故障風(fēng)險分析及監(jiān)測手段扶梯機(jī)

10、械構(gòu)造復(fù)雜長期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計第三類缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計分析運轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)故障報警數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)不良狀態(tài)預(yù)測風(fēng)險故障趨勢產(chǎn)品批次三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案自動扶梯設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測多類別.多型號的零部件難以進(jìn)行有效管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析第四類需要關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測故障設(shè)備類型長期追蹤故障性質(zhì)歷史數(shù)據(jù)部件管理追蹤故障風(fēng)險預(yù)測質(zhì)量監(jiān)管三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案 屏蔽門主要多發(fā)故障是門體開合故障，有單門故障和整側(cè)門故障。其中整側(cè)門故障是最嚴(yán)重的，對正常的行車運營影響最大。PEDC控制器

11、故障DCU控制器故障與信號接口故障電源故障滑動門故障安全回路故障屏蔽門重要故障三、三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測手段電器類故障多于機(jī)械故障故障后影響行車運行故障點多且分散故障信息全面、完整故障快速定位故障隱患監(jiān)測故障不易提前預(yù)測完善屏蔽門故障報警內(nèi)容實現(xiàn)完整信息遠(yuǎn)傳采用最直觀的圖形化界面快速展現(xiàn)故障位置增加安全回路虛斷故障監(jiān)測增加信號接口性能監(jiān)測開關(guān)門電流曲線監(jiān)測三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測手段安全回路虛斷和信號接口故障監(jiān)測 采用檢測回路電流的方式，判斷安全回路是否

12、有虛接故障，檢測信號接口的有效性。三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測手段屏蔽門故障快速定位屏蔽門系統(tǒng)故障報警本系統(tǒng)故障檢測三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及解決方案大型風(fēng)機(jī)監(jiān)測方案系統(tǒng)監(jiān)測平臺機(jī)械故障預(yù)警電氣故障報警四、系統(tǒng)設(shè)計方案四、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計四、系統(tǒng)設(shè)計方案四、系統(tǒng)設(shè)計方案功能理念狀態(tài)監(jiān)測智能智能診斷診斷可視化可視化信息管信息管理理檢維修檢維修決策決策檢維修檢維修管理管理安全風(fēng)安全風(fēng)險預(yù)測險預(yù)測全壽命全壽命周期管周期管理理四四、系統(tǒng)設(shè)計方案、系統(tǒng)設(shè)計方案框架構(gòu)想屏蔽門系統(tǒng)屏蔽門系統(tǒng)

13、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)電扶梯系統(tǒng)電扶梯系統(tǒng)待辦事項提醒待辦事項提醒振動振動位移位移溫度溫度開開/ /關(guān)關(guān)可視化報可視化報警信息警信息剩余壽命剩余壽命狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測診斷分析診斷分析停機(jī)記錄停機(jī)記錄故障維修故障維修/ /維維保保管理報表管理報表停機(jī)統(tǒng)計停機(jī)統(tǒng)計可靠性可靠性/ /可用可用率率年度消耗年度消耗故障維修信息故障維修信息運行信息運行信息維修維修任務(wù)任務(wù)遠(yuǎn)程協(xié)助遠(yuǎn)程協(xié)助故障知識庫故障知識庫設(shè)備信息設(shè)備信息備件耗材庫備件耗材庫狀態(tài)監(jiān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)測系統(tǒng)四四、系統(tǒng)設(shè)計方案、系統(tǒng)設(shè)計方案邏輯架構(gòu)設(shè)備故障監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)軟件平臺故障診斷子單元故障診斷子單元故障診斷子單元電扶梯設(shè)備振動傳感器其他自檢信號溫

14、度傳感器數(shù)據(jù)信息采集器故障診斷器故障數(shù)據(jù)庫屏蔽門設(shè)備數(shù)據(jù)信息采集器故障診斷器故障數(shù)據(jù)庫大型風(fēng)機(jī)設(shè)備振動傳感器其他自檢信號數(shù)據(jù)信息采集器故障診斷器故障數(shù)據(jù)庫溫度傳感器數(shù)據(jù)接口及智能分析決策單元專家數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件故障預(yù)警單元故障報警單元設(shè)備維護(hù)管理單元人機(jī)交互單元其他自檢信號內(nèi)部傳感器數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)分析層決策評估層應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸層四四、系統(tǒng)設(shè)計方案、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)構(gòu)成兩級管理三級監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場級，位于線路車站內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和故障解析主要監(jiān)視管區(qū)內(nèi)車站機(jī)電設(shè)備的安全狀態(tài)和故障信息，能調(diào)取現(xiàn)場采集的所有狀態(tài)數(shù)據(jù)，顯示設(shè)備運行風(fēng)評估結(jié)論和故障診斷分析結(jié)果顯示設(shè)備故障趨勢和安全風(fēng)險，安

15、排維修保養(yǎng)計劃；對維修工單進(jìn)行派發(fā)操作；對維修資源和備品備件進(jìn)行信息化管理；對整個系統(tǒng)的維護(hù)管理服務(wù)四四、系統(tǒng)設(shè)計方案、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能設(shè)備現(xiàn)場級功能監(jiān)控界面就地設(shè)備手持設(shè)備側(cè)重提供便捷的現(xiàn)場巡檢操作四、系統(tǒng)方案四、系統(tǒng)方案軟件平臺工區(qū)級監(jiān)控軟件側(cè)重提供專業(yè)性的維修支持服務(wù)四、系統(tǒng)方案四、系統(tǒng)方案軟件平臺維修項目部（中心級）監(jiān)控軟件側(cè)重提供風(fēng)險預(yù)測和維修管理服務(wù)五、系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想五、系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想行車運營組織行車運營組織生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)運營維修維護(hù)運營維修維護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)運營能耗管理運營能耗管理系統(tǒng)系統(tǒng)地鐵網(wǎng)絡(luò)化運營地鐵網(wǎng)絡(luò)化運營信息共享以開展行車組織生產(chǎn)為核心服務(wù)重點，要求高實時性、高可靠性和高準(zhǔn)確性，面向運營調(diào)度