設(shè)備診斷與故障自愈工程

1、會(huì)計(jì)學(xué)1設(shè)備診斷與故障自愈工程設(shè)備診斷與故障自愈工程1 1 設(shè)備診斷工程及其發(fā)展趨勢(shì)設(shè)備診斷工程及其發(fā)展趨勢(shì) 2 2 機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)知維修平臺(tái)機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)知維修平臺(tái) 3 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷及工程實(shí)例旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷及工程實(shí)例 設(shè)備診斷與故障自愈工程4 4 機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng) 5 5 過(guò)程裝備故障自愈工程過(guò)程裝備故障自愈工程6 6 未來(lái)裝備醫(yī)工程思維未來(lái)裝備醫(yī)工程思維1、設(shè)備診斷工程及其發(fā)展趨勢(shì)設(shè)備診斷工程及其發(fā)展趨勢(shì) 1.1 設(shè)備診斷工程與維修 1.2 設(shè)備診斷工程目標(biāo)和措施 1.3 設(shè)備診斷工程的發(fā)展方向 設(shè)備診斷與故障自愈工程Dr. Gao jinji B

2、eijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 1.診斷是現(xiàn)代設(shè)備維修工程中關(guān)鍵一環(huán)診斷是現(xiàn)代設(shè)備維修工程中關(guān)鍵一環(huán) 故障故障: : 故障故障 失穩(wěn)失穩(wěn) 功能下降功能下降 損傷損傷征兆出現(xiàn)征兆出現(xiàn) 機(jī)器非正常運(yùn)行機(jī)器非正常運(yùn)行零部件功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)改變以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性下降零部件功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)改變以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性下降由干擾因素造成的損傷與設(shè)備抗損傷間的斗爭(zhēng)由干擾因素造成的損傷與設(shè)備抗損傷間的斗爭(zhēng) 初始的有序穩(wěn)定被打破初

3、始的有序穩(wěn)定被打破 機(jī)器機(jī)器 干擾干擾 或或 內(nèi)變內(nèi)變 Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 設(shè)備診斷工程設(shè)備診斷工程: :設(shè)備診斷工程設(shè)備診斷工程 (PDE)(PDE)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工況監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工況監(jiān)測(cè)故障診斷和預(yù)測(cè)故障診斷和預(yù)測(cè)優(yōu)化操作優(yōu)化操作 維修決策維修決策指導(dǎo)改進(jìn)機(jī)器及其設(shè)計(jì)指導(dǎo)改進(jìn)機(jī)器及其設(shè)計(jì)表2 實(shí)施設(shè)備診斷工程的措施和效果序號(hào)措 施效 果1早期探測(cè)故

4、障征兆，及時(shí)報(bào)警采取應(yīng)急對(duì)策杜絕事故，減少故障停機(jī)損失和非計(jì)劃停機(jī)檢修2長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)機(jī)器狀態(tài)、工況，據(jù)此安排檢修計(jì)劃實(shí)行狀態(tài)檢修，減少檢修次數(shù)，縮短檢修時(shí)間3探測(cè)出機(jī)器異常原因、缺陷部位，盡早確定檢修項(xiàng)目，超前準(zhǔn)備防止過(guò)剩維修，減少停車檢修中的等待時(shí)間，減少備件、備臺(tái)儲(chǔ)備4改進(jìn)裝備，消除瓶頸，提高系統(tǒng)可靠度和功能可利用性延長(zhǎng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期5監(jiān)測(cè)異常工藝參數(shù)，及時(shí)調(diào)整指導(dǎo)優(yōu)化操作，節(jié)能降耗6據(jù)監(jiān)測(cè)診斷資料，對(duì)在用裝備評(píng)價(jià)指導(dǎo)裝備選型、采購(gòu)和設(shè)計(jì)改進(jìn)圖圖1 1設(shè)備故障診斷的研究領(lǐng)域設(shè)備故障診斷的研究領(lǐng)域信息技術(shù)信息技術(shù)I T知識(shí)工程知識(shí)工程 KE設(shè)備專業(yè)設(shè)備專業(yè)知識(shí)知識(shí)設(shè)備故障診斷設(shè)備故障診斷 PFD

5、設(shè)備診斷工程設(shè)備診斷工程 PED設(shè)備醫(yī)療工程設(shè)備醫(yī)療工程 PME實(shí)實(shí) 時(shí)時(shí) 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 采采 集集信信 號(hào)號(hào) 分分 析析 處處 理理電電 子子 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 技技 術(shù)術(shù)數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 挖挖 掘掘 技技 術(shù)術(shù)故故 障障 機(jī)機(jī) 理理 研研 究究識(shí)識(shí) 別別 方方 法法 研研 究究專專 家家 系系 統(tǒng)統(tǒng) 研研 制制防防 治治 對(duì)對(duì) 策策 研研 究究診診 斷斷 監(jiān)監(jiān) 控控遠(yuǎn)程診斷遠(yuǎn)程診斷主動(dòng)控制主動(dòng)控制 實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控 預(yù)防減災(zāi)預(yù)防減災(zāi)診診 斷斷 維維 修修 C B M P D M診診 斷斷 改改 進(jìn)進(jìn) 延壽對(duì)策延壽對(duì)策 過(guò)程破頸過(guò)程破頸 消患治本消患治本 在線治理在線治理診診 斷斷 優(yōu)優(yōu) 化化 優(yōu)化運(yùn)行優(yōu)

6、化運(yùn)行 安全運(yùn)行安全運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行診診 斷斷 評(píng)評(píng) 估估健康安全環(huán)境健康安全環(huán)境 HSE 壽命預(yù)測(cè)壽命預(yù)測(cè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估診診 斷斷 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新 造型配置造型配置 無(wú)維修設(shè)計(jì)無(wú)維修設(shè)計(jì) 高可靠性高可靠性 高功能高功能2、機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)知維修平臺(tái)機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)知維修平臺(tái) 2.1 DMS機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)及工程應(yīng) 用 2.2 指令化檢測(cè)及預(yù)知維修平臺(tái) 設(shè)備診斷與故障自愈工程 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù) 美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instrument，簡(jiǎn)稱NI）提供的應(yīng)用軟件LABVIEW是一種典型的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。 虛擬儀

7、器是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器測(cè)控硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過(guò)程通訊及圖形用戶界面的軟件之間的有效結(jié)合。 其基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、虛擬儀器軟件、硬件接口和（或）測(cè)控儀器。Labview 開發(fā)平臺(tái)的特點(diǎn)LABVIEW的基本編程單元是圖標(biāo)，不同的圖標(biāo)表示不同的功能模塊。 LABVIEW繼承和發(fā)展了結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計(jì)的概念，使虛擬儀器是分層次和模塊化的 LABVIEW支持多種系統(tǒng)平臺(tái)，在任何一個(gè)平臺(tái)上開發(fā)的LABVIEW 應(yīng)用程序都可直接移植到其它平臺(tái)上。 LABVIEW是一個(gè)帶有擴(kuò)展功能庫(kù)和子程序庫(kù)的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng) 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較 虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開放性、靈活，可與計(jì)算機(jī)技術(shù)

8、保持同步發(fā)展封閉性、儀器間相互配合較差關(guān)鍵是軟件，系統(tǒng)性能升級(jí)方便，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載升級(jí)軟件關(guān)鍵是硬件，升級(jí)成本較高，且升級(jí)必須上門服務(wù)價(jià)格低廉，儀器間資源可重復(fù)利用率高價(jià)格昂貴，儀器間一般無(wú)法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便連接功能單一，只能連接有限的獨(dú)立設(shè)備開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用降至最低開發(fā)與維護(hù)開銷高技術(shù)更新周期短（12年）技術(shù)更新周期長(zhǎng)（510年）遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳感器信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)分析站2監(jiān)測(cè)分析站1系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)關(guān)3Internet23遠(yuǎn)程診斷中心設(shè)備診斷中的設(shè)備診斷中的LabviewLabview的

9、應(yīng)用的應(yīng)用 程序流程圖程序流程圖顯 示分 析指令任務(wù)檢 測(cè)識(shí)別備臺(tái)切換巡檢指令巡檢人巡 檢 指 令指令庫(kù)（組態(tài)）路 徑日 歷知識(shí)庫(kù)修正指令診斷分析狀態(tài)識(shí)別報(bào)告指令任務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)狀 態(tài) 庫(kù)當(dāng)日狀態(tài)歷史狀態(tài)分析軟件軸承特征頻率信號(hào)處理特征識(shí)別日?qǐng)?bào)告周報(bào)告月報(bào)告按要求隨時(shí)報(bào)告巡檢數(shù)據(jù)情況報(bào)告特征參數(shù)報(bào)告設(shè)備清單溫度傳感器振動(dòng)傳感器識(shí)別扭數(shù)據(jù)庫(kù)下載上傳人為干預(yù)當(dāng)次周期OMIIMS=P MPd d+指令檢測(cè)儀智能維修系統(tǒng)預(yù)知維修平臺(tái)3、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷及工程實(shí)例旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷及工程實(shí)例 3.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷 3.2 同頻振動(dòng)的故障診斷 3.3 多機(jī)組軸系振動(dòng)及防治對(duì)策 設(shè)備診斷與故障自愈工程軸彎曲1

10、軸彎曲2軸彎曲2輪盤中心不對(duì)中輪盤受力圖兩跨和三跨轉(zhuǎn)子的有限元模型 系統(tǒng)振幅隨安裝相位角變化的關(guān)系 118號(hào)結(jié)點(diǎn)幅值隨安裝相對(duì)相位的變化 218號(hào)結(jié)點(diǎn)幅值隨安裝相對(duì)相位的變化 4、機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng) 4.1 振動(dòng)故障機(jī)理及一次原因分析法 4.2 振動(dòng)的主導(dǎo)頻率及識(shí)別特征 4.3 基于黑灰白集合篩選法的故障診 斷專家系統(tǒng) 4.4 與國(guó)外專家系統(tǒng)的對(duì)比 設(shè)備診斷與故障自愈工程 2 最佳診斷方法探討最佳診斷方法探討. . 診斷診斷由果求因的逆過(guò)程由果求因的逆過(guò)程 振動(dòng)是表征機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)最敏感的征兆參數(shù)。其響振動(dòng)是表征機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)最敏感的征兆參數(shù)。其響應(yīng)、激勵(lì)和系統(tǒng)動(dòng)力特性三者之

11、間關(guān)系為：應(yīng)、激勵(lì)和系統(tǒng)動(dòng)力特性三者之間關(guān)系為： X X = Z()-1 F其中其中, , Z Z()=(k-()=(k-2 2m)+jcm)+jc 為動(dòng)力系統(tǒng)的特征矩陣為動(dòng)力系統(tǒng)的特征矩陣或稱阻抗矩陣?；蚍Q阻抗矩陣。振動(dòng)故障的診斷就是由響應(yīng)（征兆參數(shù)）探求故振動(dòng)故障的診斷就是由響應(yīng)（征兆參數(shù)）探求故障原因外因激勵(lì)和內(nèi)因剛度、阻尼、質(zhì)量變化障原因外因激勵(lì)和內(nèi)因剛度、阻尼、質(zhì)量變化的逆過(guò)程。的逆過(guò)程。Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of

12、Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 征兆參數(shù)和故障原因并非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，征兆參數(shù)和故障原因并非一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，是多果（征兆參數(shù)）和多因（故障原因）是多果（征兆參數(shù)）和多因（故障原因）的復(fù)雜對(duì)應(yīng)關(guān)系。的復(fù)雜對(duì)應(yīng)關(guān)系。 征兆譜征兆譜 原因譜原因譜 S S=S1,S2,- Sn R=R1,R2- Rm 圖圖2 2 診斷診斷-逆過(guò)程逆過(guò)程

13、系統(tǒng)動(dòng)力特性系統(tǒng)動(dòng)力特性剛度、阻尼、質(zhì)量剛度、阻尼、質(zhì)量響應(yīng)響應(yīng)振幅、頻率、相位振幅、頻率、相位激勵(lì)激勵(lì)故障診斷故障診斷外因外因內(nèi)因內(nèi)因表表2 Nspectr DiagnosisDiagnostic Summary For (271900001) #2 BCCT PUMP-MIDDLE KEY POINT (S)PROBLEMCERTAINTYM2A M2V P1H P2HCoupling is locked up or worn77%P2V P1H P1V P2H P2VCavitation from lack of suction pressure76%P1HBPFO and other

14、bearing failure patterns75%P1VBPFI, BPFO and other bearing fault patterns75%P2VBPFI, BPFO and other bearing fault patterns73%P2ABPFO and BPFI (race) defects in bearing70%P2HBPFO and other bearing failure patterns 70%M1VBPFO(outer race) defect in bearing68%P1H P1V P2H P2VH y d r a u l i c p r o b l e

15、 m d u e t o process/clearance66%M2VPossible shorted laminations /turns in stator60%Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing Unive

16、rsity of Chemical Technology, China 探求好的診斷方法至少要研究以下兩方面內(nèi)容。探求好的診斷方法至少要研究以下兩方面內(nèi)容。1)故障信息的提取和分析故障信息的提取和分析常用的提取分析方法：常用的提取分析方法：趨勢(shì)分析法趨勢(shì)分析法類比分析法類比分析法時(shí)序分析法時(shí)序分析法故障樹分析法故障樹分析法概率統(tǒng)計(jì)法概率統(tǒng)計(jì)法綜合法綜合法黑箱法黑箱法數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障機(jī)理研究故障機(jī)理研究數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Bei

17、jing University of Chemical Technology, China 2) 推理方法推理方法 常用的主要有兩種方法常用的主要有兩種方法 IF a and b or c , THEN. 例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡推理過(guò)程為：例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子不平衡推理過(guò)程為：如果如果1 1倍頻高倍頻高如果如果 波形為正炫波波形為正炫波如果如果 轉(zhuǎn)子兩端振動(dòng)差別小轉(zhuǎn)子兩端振動(dòng)差別小如果如果 振幅隨轉(zhuǎn)速升高增大或振幅隨轉(zhuǎn)速下降減少振幅隨轉(zhuǎn)速升高增大或振幅隨轉(zhuǎn)速下降減少如果如果 相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定則則 轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子不平衡。 模糊或灰色理論：推斷出故障原因的隸屬度和關(guān)聯(lián)度模糊或灰色理論：推斷出故障原

18、因的隸屬度和關(guān)聯(lián)度 均均用百分?jǐn)?shù)表示用百分?jǐn)?shù)表示 然而：最終驗(yàn)證的結(jié)果要么為然而：最終驗(yàn)證的結(jié)果要么為“是！是！”，要么為，要么為“不是！不是！” 4.4.基于黑灰白集合篩選法的機(jī)械振動(dòng)基于黑灰白集合篩選法的機(jī)械振動(dòng) 故障診斷專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)總體框架，實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)總體框架，實(shí)際上是一種故障樹結(jié)構(gòu)。一種故障樹結(jié)構(gòu)。 其診斷過(guò)程是以人機(jī)對(duì)話形式，逐層用判其診斷過(guò)程是以人機(jī)對(duì)話形式，逐層用判據(jù)進(jìn)行黑據(jù)進(jìn)行黑灰灰白集合篩選法來(lái)完成的。白集合篩選法來(lái)完成的。Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Techno

19、logy, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 黑灰白集合矩陣篩選法黑灰白集合矩陣篩選法Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Sn nCn nG1 1 是否是否S1S1 c1c1 不清楚不清楚Rn nG2 2W2 2 R2 2C2 2S2 2B1 ,s11 ,s1 c1c1W1 ,S

20、11 ,S1 c1c1R1 1S 1 1 R0R0C1 1B2 2Bn nWn nGn n圖圖3 3 黑灰白集合篩選方法圖黑灰白集合篩選方法圖表表1 1黑灰白集合篩選方過(guò)程黑灰白集合篩選方過(guò)程Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 對(duì)某種故障原因?qū)δ撤N故障原因R R，可能有三種征兆，可能有三種征兆 肯定征兆肯定征兆 一次或二一次或二 保留保留可能征兆可能征兆 次因獲得次因獲得 否定征兆

21、否定征兆 排除排除 滿意結(jié)果滿意結(jié)果 Reason R1 R2 RnCriterion sign B G W B G W B G WC1 S1 0 0 1 0 1 0 0 0 1C2 S2 0 1 0 0 0 1 1 0 0Cm Sm 0 0 1 1 0 0Result 1 0 0關(guān)鍵在于找出能將故障原因分類的識(shí)別特性即判據(jù)關(guān)鍵在于找出能將故障原因分類的識(shí)別特性即判據(jù)(C) !(C) ! 該專家系統(tǒng)由該專家系統(tǒng)由6 6個(gè)層次組成：個(gè)層次組成： I: I: 機(jī)器類型及測(cè)試方式機(jī)器類型及測(cè)試方式 機(jī)器類型機(jī)器類型: : 輸入主機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)名稱、聯(lián)機(jī)方式輸入主機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)名稱、聯(lián)機(jī)方式 、密封形式、測(cè)試

22、傳感器配置等。、密封形式、測(cè)試傳感器配置等。 矩陣判別法矩陣判別法 程序判據(jù)取舍程序判據(jù)取舍 II: II: 初步診斷和精確診斷初步診斷和精確診斷 初步診斷初步診斷是按振動(dòng)趨勢(shì)及其是按振動(dòng)趨勢(shì)及其隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等變化規(guī)律來(lái)初隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等變化規(guī)律來(lái)初步判別，一般難以得出一、二種可能的故障原因。步判別，一般難以得出一、二種可能的故障原因。 精確診斷精確診斷用于頻譜分析等信號(hào)處理和分析。用于頻譜分析等信號(hào)處理和分析。Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing Universi

23、ty of Chemical Technology, China 選擇機(jī)器類型及測(cè)試方法選擇機(jī)器類型及測(cè)試方法 初步診斷初步診斷按振動(dòng)趨勢(shì)及其隨轉(zhuǎn)速負(fù)荷變化等判別（得按振動(dòng)趨勢(shì)及其隨轉(zhuǎn)速負(fù)荷變化等判別（得出大致原因一般難以精確到一兩種原因）出大致原因一般難以精確到一兩種原因） 精確診斷精確診斷（按振動(dòng)信號(hào)分析進(jìn)行判別（按振動(dòng)信號(hào)分析進(jìn)行判別）主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率主導(dǎo)頻率 原因類別原因類別一次因一次因一次因一次因二次因二次因.預(yù)防和治愈預(yù)防和治愈開開 始始 原因類別原因類別原因類別原因類別圖圖4 4 基于黑灰白集合篩選法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)總體框架基于黑灰白集合篩選法的

24、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)總體框架 III:III:由主導(dǎo)征兆頻率確定故障原因類別由主導(dǎo)征兆頻率確定故障原因類別 用判據(jù)篩選出一類或幾類故障類別，排除其余類。用判據(jù)篩選出一類或幾類故障類別，排除其余類。 可以根據(jù)表可以根據(jù)表3 3進(jìn)行判斷，如所測(cè)得征兆為精確進(jìn)行判斷，如所測(cè)得征兆為精確1/21/2分頻振動(dòng)，則故障分頻振動(dòng)，則故障原因的類別只可能是支承系統(tǒng)、磨碰、流體動(dòng)力和共振四類故障，可以原因的類別只可能是支承系統(tǒng)、磨碰、流體動(dòng)力和共振四類故障，可以排除其余六類故障原因。排除其余六類故障原因。 Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Techno

25、logy, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 故障類別故障類別精確分頻、同頻和倍頻振動(dòng)精確分頻、同頻和倍頻振動(dòng)非精確分頻、同頻和倍頻振動(dòng)非精確分頻、同頻和倍頻振動(dòng)故障主導(dǎo)故障主導(dǎo)頻率特征頻率特征（1/21/n1/21/n）分頻）分頻（精確（精確1 1倍）倍）同頻同頻（2n2n）倍頻倍頻一般亞異步一般亞異步分頻滯后分頻滯后同頻滯后同頻滯后倍頻滯倍頻滯后后故障特征故障特征轉(zhuǎn) 子 自 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子 自 轉(zhuǎn)（2n2n）周）周發(fā) 生 一 次發(fā) 生 一 次渦動(dòng)渦動(dòng)轉(zhuǎn) 子 自 轉(zhuǎn) 一轉(zhuǎn) 子 自 轉(zhuǎn) 一周 發(fā)

26、生 一 次周 發(fā) 生 一 次振動(dòng)振動(dòng)轉(zhuǎn) 子 自轉(zhuǎn) 子 自轉(zhuǎn) 一 周轉(zhuǎn) 一 周振 動(dòng) （振 動(dòng) （2n2n）振動(dòng)頻率小振動(dòng)頻率小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率但無(wú)規(guī)頻率但無(wú)規(guī)律，有的為律，有的為第一臨界第一臨界振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率總是略低總是略低于分頻于分頻振 動(dòng) 頻 率振 動(dòng) 頻 率總 是 略 低總 是 略 低于同頻于同頻振 動(dòng) 頻振 動(dòng) 頻率 總 是率 總 是略 低 于略 低 于倍頻倍頻 轉(zhuǎn)子、定子偏心引起流體激振轉(zhuǎn)子、定子偏心引起流體激振故障機(jī)理故障機(jī)理在 非 線 性在 非 線 性系 統(tǒng) 中 激系 統(tǒng) 中 激勵(lì) 出 的 切勵(lì) 出 的 切向 力 使 轉(zhuǎn)向 力 使 轉(zhuǎn)子 產(chǎn) 生 渦子 產(chǎn) 生 渦動(dòng)動(dòng)離

27、心 力 引 起離 心 力 引 起的 旋 轉(zhuǎn) 矢 量的 旋 轉(zhuǎn) 矢 量激 振 力 過(guò) 大激 振 力 過(guò) 大或 是 每 轉(zhuǎn) 一或 是 每 轉(zhuǎn) 一周 產(chǎn) 生 一 次周 產(chǎn) 生 一 次交變力交變力轉(zhuǎn) 子 自轉(zhuǎn) 子 自轉(zhuǎn) 一 周轉(zhuǎn) 一 周受（受（2n2n） 交 變） 交 變力力轉(zhuǎn)子內(nèi)磨擦轉(zhuǎn)子內(nèi)磨擦或轉(zhuǎn)子內(nèi)部或轉(zhuǎn)子內(nèi)部積液積液流體激振流體激振油膜渦動(dòng)油膜渦動(dòng)，油膜振，油膜振蕩蕩轉(zhuǎn) 子 的 部轉(zhuǎn) 子 的 部件 松 動(dòng) 、件 松 動(dòng) 、旋轉(zhuǎn)失速旋轉(zhuǎn)失速滑 差 引滑 差 引起起故障直接故障直接原因類別原因類別支 承 系 統(tǒng)支 承 系 統(tǒng)、 摩 碰 、 摩 碰 、流 體 動(dòng) 力流 體 動(dòng) 力、共振、共振轉(zhuǎn)子自身、

28、軸系（預(yù)負(fù)荷轉(zhuǎn)子自身、軸系（預(yù)負(fù)荷）、支承系統(tǒng)、電磁力、）、支承系統(tǒng)、電磁力、摩碰、流體動(dòng)力、臨界轉(zhuǎn)摩碰、流體動(dòng)力、臨界轉(zhuǎn)速（僅同頻、共振、部件速（僅同頻、共振、部件、其他）、其他）轉(zhuǎn)子自身、轉(zhuǎn)子自身、流體動(dòng)力流體動(dòng)力支承系統(tǒng)支承系統(tǒng)、流體動(dòng)、流體動(dòng)力力轉(zhuǎn) 子 自 身轉(zhuǎn) 子 自 身、 流 體 動(dòng)、 流 體 動(dòng)力力部件部件表表3 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障主導(dǎo)頻率及故障原因?qū)?yīng)表旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障主導(dǎo)頻率及故障原因?qū)?yīng)表 IV:IV:由諸故障原因類中確定一類由諸故障原因類中確定一類 同一主導(dǎo)頻率可能有幾種至十種故障原因類，如同頻振動(dòng)就有可能有十同一主導(dǎo)頻率可能有幾種至十種故障原因類，如同頻振動(dòng)就有可能有

29、十類故障原因，由規(guī)則來(lái)判別其可能的故障類。類故障原因，由規(guī)則來(lái)判別其可能的故障類。:由故障原因類確定故障一次原因由故障原因類確定故障一次原因 為了確定故障一次原因到底是哪一類，進(jìn)而查明是該類中的哪一種或幾為了確定故障一次原因到底是哪一類，進(jìn)而查明是該類中的哪一種或幾種原因，還需要研究出更多的識(shí)別特征或稱判據(jù)。種原因，還需要研究出更多的識(shí)別特征或稱判據(jù)。Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, Chi

30、na 例如例如可采用如下多種途徑尋求多判據(jù)：可采用如下多種途徑尋求多判據(jù)： 振動(dòng)方向；振動(dòng)方向； 振動(dòng)穩(wěn)定性；振動(dòng)穩(wěn)定性； 振動(dòng)相位特性；振動(dòng)相位特性； 轉(zhuǎn)子軌跡；轉(zhuǎn)子軌跡； 振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化；振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化； 振動(dòng)隨油溫的變化；振動(dòng)隨油溫的變化； 振動(dòng)隨負(fù)荷的變化；振動(dòng)隨負(fù)荷的變化； 與其它振動(dòng)的區(qū)別方法。與其它振動(dòng)的區(qū)別方法。 Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China VI:VI:

31、由故障一次原因查找故障二次原因由故障一次原因查找故障二次原因 由于采用了科學(xué)的判據(jù)和黑由于采用了科學(xué)的判據(jù)和黑灰灰白集合篩選法，逐步地排除不可能原白集合篩選法，逐步地排除不可能原因，得出真正的原因和個(gè)別暫時(shí)難以排除的原因。由得出的故障一次原因因，得出真正的原因和個(gè)別暫時(shí)難以排除的原因。由得出的故障一次原因可以查得引起這些一次原因的故障二次原因，諸如設(shè)計(jì)制造、安裝維修、可以查得引起這些一次原因的故障二次原因，諸如設(shè)計(jì)制造、安裝維修、運(yùn)行操作、機(jī)器劣化等問(wèn)題及防治對(duì)策，可以較好地指導(dǎo)工程實(shí)踐運(yùn)行操作、機(jī)器劣化等問(wèn)題及防治對(duì)策，可以較好地指導(dǎo)工程實(shí)踐 。 Dr. Gao jinji Beijing

32、University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China 基于上述的黑灰白集合篩選法，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的基于上述的黑灰白集合篩選法，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的FDES（Fault Diagnosis Expert System）已經(jīng)程序化已經(jīng)程序化. . ZZB-1 vibration Diagnosis Engineering Software (Under the auspices of China Association of Plant Engineering

33、(CAPE).識(shí)別識(shí)別1010類類5656種機(jī)械故障并給出最終的原因；種機(jī)械故障并給出最終的原因；人機(jī)對(duì)話；人機(jī)對(duì)話；獨(dú)特的知識(shí)規(guī)則和推理模式獨(dú)特的知識(shí)規(guī)則和推理模式; ;已在國(guó)內(nèi)已在國(guó)內(nèi)2020多家大中型企業(yè)中應(yīng)用；多家大中型企業(yè)中應(yīng)用；取得實(shí)效取得實(shí)效; ; 作為作為FDESFDES應(yīng)用實(shí)例表應(yīng)用實(shí)例表4 4列出了工程上一個(gè)實(shí)際故障的診斷推理過(guò)程。列出了工程上一個(gè)實(shí)際故障的診斷推理過(guò)程。 Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Che

34、mical Technology, China 目標(biāo)故障：徑向軸承間隙過(guò)大目標(biāo)故障：徑向軸承間隙過(guò)大 機(jī) 組 參 數(shù) 一、機(jī)器類型 L、離心式壓縮機(jī) F、風(fēng)機(jī)R、燃?xì)廨啓C(jī)B、離心泵類Z、軸流式或軸流 +離心式壓縮機(jī) 二、驅(qū)動(dòng)機(jī) D、電動(dòng)機(jī)C、電動(dòng)機(jī)附齒輪箱G、工業(yè)汽輪機(jī)Q、其他 三、聯(lián)接形式 C、齒形聯(lián)軸節(jié)T、彈性聯(lián)軸節(jié)P、皮帶傳動(dòng)X、懸臂式結(jié)構(gòu)Q、其他 四、軸承形式 K、可傾瓦滑動(dòng)軸承B、園瓣式滑動(dòng)軸承G、滾動(dòng)軸承 五、轉(zhuǎn)子形式 J、實(shí)心金屬軸K、可進(jìn)液體中空轉(zhuǎn)子Q、其他 六、密封形式 M、迷宮式密封F、浮環(huán)式密封O、油封Q、其他 七、工作轉(zhuǎn)速 D、轉(zhuǎn)速低于第一臨界Z、轉(zhuǎn)速在一、二臨界之間G

35、、轉(zhuǎn)速高于第二臨界 八、測(cè)試方式 D、位移探頭V、速度探頭A、加速度探頭W、-雙向位移探頭K、有鍵相信號(hào)初 步診 斷 1、 N 振動(dòng)值是否穩(wěn)定 6、 Y 振動(dòng)值是否隨負(fù)荷明顯變化 2、 C 振動(dòng)值是否有突變（較長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)） 7、N 機(jī)器軸向振動(dòng)是否明顯 3、 C 振動(dòng)值是否隨轉(zhuǎn)速變化而變化 8、N 如切斷電機(jī)（驅(qū)動(dòng)機(jī)）電源振動(dòng)是否突然變小 4、 Y 振動(dòng)值是否隨轉(zhuǎn)速變化而突變 9、N 臨近設(shè)備開停及大幅度變速對(duì)振動(dòng)值有否影響 （大范圍內(nèi)如起停機(jī)） 10、N 機(jī)器出口壓力波動(dòng) 5、 Y 振動(dòng)值是否隨潤(rùn)滑油油溫變化而明顯變化 11、 N 在機(jī)殼上測(cè)振動(dòng)有明顯方向性精 確診 斷JZG2 振動(dòng)主導(dǎo)頻率

36、為精確分頻或此分量增長(zhǎng)顯著JFG1、N 隨機(jī)器轉(zhuǎn)速變化振動(dòng)值突然變小 5、N 失穩(wěn)時(shí)為第一臨界轉(zhuǎn)速2、N 振動(dòng)值為精確分頻且為倍數(shù)多峰值 6、C 振動(dòng)有時(shí)突變伴隨相位、軌跡、軸 3、Y 振動(dòng)值對(duì)潤(rùn)滑油溫變化敏感 心位置突變4、C 機(jī)器負(fù)荷變化對(duì)振動(dòng)值有影響 7、Y 振動(dòng)為反進(jìn)動(dòng)，常為8字或香蕉形軌跡 8、N 振動(dòng)為正向渦動(dòng)，軌跡雜亂JT3G1、N 在軸承箱上測(cè)振動(dòng)有明顯方向性2、C 潤(rùn)滑油溫降低振動(dòng)可能明顯下降3、C 振動(dòng)可能有突變，轉(zhuǎn)子軌跡有時(shí)從橢圓變成8字香蕉形表表4 4 設(shè)備故障的診斷推理過(guò)程實(shí)例設(shè)備故障的診斷推理過(guò)程實(shí)例 5. 5. 結(jié)論結(jié)論（1 1）故障診斷在現(xiàn)代維修工程中將發(fā)揮越來(lái)

37、越）故障診斷在現(xiàn)代維修工程中將發(fā)揮越來(lái)越關(guān)鍵的作用。關(guān)鍵的作用。 （2 2） 黑黑灰灰白集合篩選法是一種用于編制專家白集合篩選法是一種用于編制專家系統(tǒng)的新的推理方法，不同于系統(tǒng)的新的推理方法，不同于IFIF、THENTHEN和模糊診和模糊診斷方法。此方法的關(guān)鍵在于在故障機(jī)理研究基礎(chǔ)斷方法。此方法的關(guān)鍵在于在故障機(jī)理研究基礎(chǔ)上獲取判據(jù)。上獲取判據(jù)。 Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China

38、 （3 3）黑）黑灰灰白集合篩選法應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序矩陣白集合篩選法應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序矩陣判別，不易漏掉可能原因，又妥善處理了一些判別，不易漏掉可能原因，又妥善處理了一些難以確認(rèn)（灰色）的工程實(shí)際問(wèn)題。難以確認(rèn)（灰色）的工程實(shí)際問(wèn)題。 （4 4）采用黑）采用黑灰灰白集合篩選法編制的機(jī)械故障白集合篩選法編制的機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)在工程上應(yīng)用取得滿意結(jié)果。診斷專家系統(tǒng)在工程上應(yīng)用取得滿意結(jié)果。Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical Technology, China Dr. Gao jinji Beijing University of Chemical

39、Technology, China 5、過(guò)程裝備故障自愈工程過(guò)程裝備故障自愈工程 5.1 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào) 控 5.2 故障自愈調(diào)控研究的內(nèi)容 5.3 典型實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用探討 設(shè)備診斷與故障自愈工程主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、引言一、引言 二、過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控二、過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 三、故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法三、故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法 四、典型故障自愈調(diào)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用研究四、典型故障自愈調(diào)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用研究 五、結(jié)論五、結(jié)論一、引言 狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，開始改變了傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，開始改變了傳統(tǒng)的的事后維修事后維修

40、(BM(BM：Breakdown Maintenance)Breakdown Maintenance)、定、定期計(jì)劃?rùn)z修（期計(jì)劃?rùn)z修（TBMTBM：Time Based MaintenanceTime Based Maintenance），逐步實(shí)施，逐步實(shí)施預(yù)知維修（預(yù)知維修（PdMPdM：Predictive Predictive MaintenanceMaintenance）和智能維護(hù)（）和智能維護(hù)（Intellgent Intellgent MaintenanceMaintenance），應(yīng)用信息技術(shù)和知識(shí)工程去指，應(yīng)用信息技術(shù)和知識(shí)工程去指導(dǎo)人們何時(shí)停機(jī)檢修，指明故障的可能原因和要導(dǎo)人

41、們何時(shí)停機(jī)檢修，指明故障的可能原因和要維修的部位。維修的部位。 為了防止故障蘊(yùn)成機(jī)毀人亡的惡性事故，在為了防止故障蘊(yùn)成機(jī)毀人亡的惡性事故，在石化、冶金、電力等流程工業(yè)，許多重要裝備都石化、冶金、電力等流程工業(yè)，許多重要裝備都設(shè)有設(shè)有停車連鎖或緊急停車系統(tǒng)（停車連鎖或緊急停車系統(tǒng)（ESD: ESD: Emergency Shut DownEmergency Shut Down）。 共同特點(diǎn)就是必須停機(jī)后由人去修復(fù)機(jī)器和共同特點(diǎn)就是必須停機(jī)后由人去修復(fù)機(jī)器和重新啟動(dòng)裝備使其恢復(fù)正常。這可能是因?yàn)檠b備重新啟動(dòng)裝備使其恢復(fù)正常。這可能是因?yàn)檠b備是非生命的人工裝置與有生命的自組織如人和動(dòng)是非生命的人工裝

42、置與有生命的自組織如人和動(dòng)物不同，依賴人是必須的。物不同，依賴人是必須的。 在系統(tǒng)論（在系統(tǒng)論（SystemicsSystemics）指導(dǎo)下，移植現(xiàn)代）指導(dǎo)下，移植現(xiàn)代醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)“自主調(diào)理自主調(diào)理”治療原理，本文研究以故障預(yù)治療原理，本文研究以故障預(yù)防和自愈為目標(biāo)的過(guò)程裝備自主調(diào)控原理。探討防和自愈為目標(biāo)的過(guò)程裝備自主調(diào)控原理。探討改變裝備完全靠人去改變裝備完全靠人去“治愈治愈”的傳統(tǒng)維修方式，的傳統(tǒng)維修方式，應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、人工智能技術(shù)、主動(dòng)控應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、人工智能技術(shù)、主動(dòng)控制技術(shù)、信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，在裝備發(fā)生故障制技術(shù)、信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，在裝備發(fā)生故障之前，實(shí)現(xiàn)故障之前，

43、實(shí)現(xiàn)故障“自愈自愈”的可能性。的可能性。二、過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 大多數(shù)故障發(fā)生漸進(jìn)的，而相互作用是故大多數(shù)故障發(fā)生漸進(jìn)的，而相互作用是故障的終極原因。在故障形成過(guò)程中可能有若干障的終極原因。在故障形成過(guò)程中可能有若干因果關(guān)系，其最初始原因，往往是由于工藝、因果關(guān)系，其最初始原因，往往是由于工藝、環(huán)境或輸入條件變化或操作不當(dāng)引起的，如果環(huán)境或輸入條件變化或操作不當(dāng)引起的，如果早期發(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)拇胧┦峭耆梢苑涝缙诎l(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)拇胧┦峭耆梢苑乐沟?。但?duì)大量的由儀表或止的。但對(duì)大量的由儀表或DCSDCS測(cè)得的數(shù)據(jù)，測(cè)得的數(shù)據(jù)，操作人員難以及時(shí)發(fā)

44、現(xiàn)產(chǎn)生故障的最初始原因操作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障的最初始原因，錯(cuò)過(guò)了調(diào)控的時(shí)機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備故障和事故。，錯(cuò)過(guò)了調(diào)控的時(shí)機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備故障和事故。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 如石化行業(yè)常用的關(guān)鍵設(shè)備離心分離機(jī)經(jīng)常發(fā)生如石化行業(yè)常用的關(guān)鍵設(shè)備離心分離機(jī)經(jīng)常發(fā)生軸承、密封等損壞嚴(yán)重事故軸承、密封等損壞嚴(yán)重事故, ,其原因往往是由于內(nèi)轉(zhuǎn)其原因往往是由于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)烈振動(dòng)，而振動(dòng)的原因又是由固、液子和外轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)烈振動(dòng)，而振動(dòng)的原因又是由固、液物料分布不勻或堵塞造成動(dòng)不平衡引起的。一般情況物料分布不勻或堵塞造成動(dòng)不平衡引起的。一般情況，從轉(zhuǎn)鼓開始不平衡到產(chǎn)生振動(dòng)、再

45、到機(jī)器損壞是有，從轉(zhuǎn)鼓開始不平衡到產(chǎn)生振動(dòng)、再到機(jī)器損壞是有一段時(shí)間的，如果實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器的扭矩、電機(jī)電流，一段時(shí)間的，如果實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器的扭矩、電機(jī)電流，并對(duì)其振動(dòng)頻譜、相位進(jìn)行分析可以早期發(fā)現(xiàn)這一故并對(duì)其振動(dòng)頻譜、相位進(jìn)行分析可以早期發(fā)現(xiàn)這一故障，采取暫停進(jìn)料和沖洗等措施是可以將這一故障在障，采取暫停進(jìn)料和沖洗等措施是可以將這一故障在初始階段就消除的。初始階段就消除的。 又如，大型工業(yè)爐經(jīng)常發(fā)生爐管結(jié)焦甚至又如，大型工業(yè)爐經(jīng)常發(fā)生爐管結(jié)焦甚至爐管燒損事故，其原因常常是因?yàn)檫M(jìn)料泵異常爐管燒損事故，其原因常常是因?yàn)檫M(jìn)料泵異常，造成流量不足，而供加熱爐的燃料油沒及時(shí)，造成流量不足，而供加熱爐的燃料油

46、沒及時(shí)調(diào)整仍保持原量，多余部分轉(zhuǎn)化為有害能量使調(diào)整仍保持原量，多余部分轉(zhuǎn)化為有害能量使?fàn)t管過(guò)熱，造成事故。類似的實(shí)例在工廠里經(jīng)爐管過(guò)熱，造成事故。類似的實(shí)例在工廠里經(jīng)常可見，故障和事故造成的生產(chǎn)損失驚人。?？梢?，故障和事故造成的生產(chǎn)損失驚人。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 其根本的原因還是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有問(wèn)題其根本的原因還是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有問(wèn)題，即使國(guó)際上最先進(jìn)的石化裝備，設(shè)計(jì)時(shí)工藝，即使國(guó)際上最先進(jìn)的石化裝備，設(shè)計(jì)時(shí)工藝、設(shè)備、儀表控制、電氣、計(jì)算機(jī)等都是以各、設(shè)備、儀表控制、電氣、計(jì)算機(jī)等都是以各專業(yè)為主單獨(dú)設(shè)計(jì)、互相交叉提供邊界條件，專業(yè)為主單獨(dú)設(shè)計(jì)、互相

47、交叉提供邊界條件，由各專業(yè)分別完成后組成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。但是由各專業(yè)分別完成后組成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。但是, , 工程實(shí)踐表明，這種方法無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)踐表明，這種方法無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)的要求。的復(fù)雜系統(tǒng)的要求。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 現(xiàn)代系統(tǒng)論告訴我們，整體具有的特性并現(xiàn)代系統(tǒng)論告訴我們，整體具有的特性并不存在于分離的部分之中，統(tǒng)一體要比它的各不存在于分離的部分之中，統(tǒng)一體要比它的各個(gè)部分的簡(jiǎn)單集合包含更多的東西。上述方法個(gè)部分的簡(jiǎn)單集合包含更多的東西。上述方法不是取決于裝備本身，而是由于人的局限性對(duì)不是取決于裝備本身，而是由于人的局限性對(duì)總體各

48、部分之間互相依賴、互相協(xié)調(diào)、互相關(guān)總體各部分之間互相依賴、互相協(xié)調(diào)、互相關(guān)聯(lián)統(tǒng)籌研究甚少，實(shí)際上形成了許多聯(lián)統(tǒng)籌研究甚少，實(shí)際上形成了許多“專業(yè)壁專業(yè)壁壘壘”，這是長(zhǎng)期以來(lái)，這是長(zhǎng)期以來(lái)“還原論還原論”研究方法的產(chǎn)研究方法的產(chǎn)物物。過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 現(xiàn)代系統(tǒng)論揭示了生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)現(xiàn)代系統(tǒng)論揭示了生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系，指出了兩類系統(tǒng)之間并沒有之間的內(nèi)在聯(lián)系，指出了兩類系統(tǒng)之間并沒有嚴(yán)格的界線。人類本身與其創(chuàng)造的裝備在本質(zhì)嚴(yán)格的界線。人類本身與其創(chuàng)造的裝備在本質(zhì)上是有共性的，在與疾病和與故障作斗爭(zhēng)的方上是有共性的，在與疾病和與故障作斗

49、爭(zhēng)的方面也有許多相同之處。面也有許多相同之處。過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為“自主調(diào)理是治療學(xué)的第一自主調(diào)理是治療學(xué)的第一原理原理”，人的疾病可以，人的疾病可以“自愈自愈”，也可以，也可以“治治愈愈”，而迄今為止裝備的故障幾乎全部是靠人，而迄今為止裝備的故障幾乎全部是靠人來(lái)修復(fù)即來(lái)修復(fù)即“治愈治愈”的?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)向修理機(jī)的?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)向修理機(jī)器學(xué)習(xí)，更換人的心臟、腎等零部件了，工程器學(xué)習(xí)，更換人的心臟、腎等零部件了，工程上也應(yīng)借鑒移植現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的上也應(yīng)借鑒移植現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的“自主調(diào)理自主調(diào)理”治療治療原理，實(shí)現(xiàn)故障在裝備運(yùn)行中的原理，實(shí)現(xiàn)故

50、障在裝備運(yùn)行中的“自愈自愈”。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)裝備的故障自愈近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)裝備的故障自愈問(wèn)題已開展了一些研究工作，如美國(guó)問(wèn)題已開展了一些研究工作，如美國(guó)MichiganMichigan大學(xué)研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械主動(dòng)平衡和振動(dòng)控制，美國(guó)大學(xué)研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械主動(dòng)平衡和振動(dòng)控制，美國(guó)LORDLORD公司開發(fā)出的自動(dòng)平衡器（公司開發(fā)出的自動(dòng)平衡器（Auto-Auto-balancerbalancer），國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)研究的旋轉(zhuǎn)機(jī)械失），國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)研究的旋轉(zhuǎn)機(jī)械失穩(wěn)，不平衡和不對(duì)中的在線消除等。但絕大多穩(wěn)，不平衡和不對(duì)中的在線消除等。但絕大

51、多數(shù)研究還是局限于機(jī)械工程專業(yè)自身的范圍。數(shù)研究還是局限于機(jī)械工程專業(yè)自身的范圍。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 本項(xiàng)目研究是將過(guò)程裝備當(dāng)作一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，即本項(xiàng)目研究是將過(guò)程裝備當(dāng)作一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，即由相互作用和相互依賴的若干零部件、儀表、管路由相互作用和相互依賴的若干零部件、儀表、管路、閥門、控制器和執(zhí)行器組合的有能量、物質(zhì)、信、閥門、控制器和執(zhí)行器組合的有能量、物質(zhì)、信息輸入和輸出的具有特定功能的有機(jī)整體進(jìn)行研究息輸入和輸出的具有特定功能的有機(jī)整體進(jìn)行研究。本文以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，應(yīng)用系統(tǒng)的聯(lián)系性原理，。本文以系統(tǒng)論為指導(dǎo)，應(yīng)用系統(tǒng)的聯(lián)系性原理，研究由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)早期

52、發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障征兆，診斷出產(chǎn)研究由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)早期發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障征兆，診斷出產(chǎn)生故障征兆的原因，并探明系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用，生故障征兆的原因，并探明系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用，分析因果鏈，查出最初始的原因，采取智能決策，分析因果鏈，查出最初始的原因，采取智能決策，在運(yùn)行中靠系統(tǒng)自身主動(dòng)調(diào)節(jié)控制措施將故障抑制在運(yùn)行中靠系統(tǒng)自身主動(dòng)調(diào)節(jié)控制措施將故障抑制在萌芽之中。在萌芽之中。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 裝備故障自愈的方式裝備故障自愈的方式1 1 機(jī)器零部件損傷的探測(cè)與自修復(fù)，如止推軸承機(jī)器零部件損傷的探測(cè)與自修復(fù)，如止推軸承 的自修復(fù)的自修復(fù)2 2 轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)平衡，如轉(zhuǎn)動(dòng)部

53、件的自動(dòng)平衡，如AutobalancerAutobalancer3 3 機(jī)器內(nèi)部的自清潔機(jī)器內(nèi)部的自清潔, , 如離心機(jī)的主動(dòng)沖洗如離心機(jī)的主動(dòng)沖洗4 4 對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)，如潤(rùn)滑油溫的自動(dòng)調(diào)控對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)，如潤(rùn)滑油溫的自動(dòng)調(diào)控5 5 對(duì)輸入輸出條件變化的自適應(yīng)，如防喘振系統(tǒng)對(duì)輸入輸出條件變化的自適應(yīng)，如防喘振系統(tǒng)6 6 熱后備系統(tǒng)的智能切換，如去氣動(dòng)三位兩通切熱后備系統(tǒng)的智能切換，如去氣動(dòng)三位兩通切 換閥換閥 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 為達(dá)到自愈的調(diào)控方法可以是多種多樣的，如上為達(dá)到自愈的調(diào)控方法可以是多種多樣的，如上述工藝沖洗的方法消除動(dòng)不平衡、

54、采用智能診斷切述工藝沖洗的方法消除動(dòng)不平衡、采用智能診斷切換熱后備（換熱后備（hot backuphot backup）設(shè)備或系統(tǒng)、注入適量水）設(shè)備或系統(tǒng)、注入適量水降低被壓縮氣體溫度以防止壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)焦、注入降低被壓縮氣體溫度以防止壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)焦、注入改性改性- -修復(fù)劑來(lái)修復(fù)柱塞泵已磨損的摩擦副等等。對(duì)修復(fù)劑來(lái)修復(fù)柱塞泵已磨損的摩擦副等等。對(duì)于裝備故障的早期智能診斷和運(yùn)行中故障的預(yù)防和于裝備故障的早期智能診斷和運(yùn)行中故障的預(yù)防和消除對(duì)策，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界已經(jīng)進(jìn)行了許多研究工作消除對(duì)策，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界已經(jīng)進(jìn)行了許多研究工作，但將兩者結(jié)合為一體研究機(jī)、電、儀和工藝復(fù)雜，但將兩者結(jié)合為一體研究機(jī)、電、

55、儀和工藝復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行中的故障自愈調(diào)控原理至今尚未見報(bào)道。系統(tǒng)運(yùn)行中的故障自愈調(diào)控原理至今尚未見報(bào)道。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 故障自愈調(diào)控原理的研究為開發(fā)置于故障自愈調(diào)控原理的研究為開發(fā)置于ESDESD前的故障自愈調(diào)控系統(tǒng)前的故障自愈調(diào)控系統(tǒng)FSRFSR（Fault Self-recovering regulatorFault Self-recovering regulator）提供了技術(shù)依據(jù)，）提供了技術(shù)依據(jù)， FSRFSR不停機(jī)不停機(jī)故障自愈與故障自愈與ESDESD停機(jī)檢修功能對(duì)比如圖停機(jī)檢修功能對(duì)比如圖1 1 所示。應(yīng)用這一原理可以改進(jìn)所示。應(yīng)用這一

56、原理可以改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)階段就統(tǒng)籌考慮過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的智能監(jiān)控一傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)階段就統(tǒng)籌考慮過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的智能監(jiān)控一體化，使其具備早期故障智能診斷和自愈調(diào)控功能。這樣可使未來(lái)的過(guò)體化，使其具備早期故障智能診斷和自愈調(diào)控功能。這樣可使未來(lái)的過(guò)程裝備減小依賴人的程度，使維修的責(zé)任從裝備的使用方轉(zhuǎn)移到裝備的程裝備減小依賴人的程度，使維修的責(zé)任從裝備的使用方轉(zhuǎn)移到裝備的設(shè)計(jì)制造方。這會(huì)迫使后者改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，研制出具有故障自愈設(shè)計(jì)制造方。這會(huì)迫使后者改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，研制出具有故障自愈調(diào)控功能的、無(wú)故障、少故障或免維修、少維修的新一代過(guò)程裝備。調(diào)控功能的、無(wú)故障、少故障或免維

57、修、少維修的新一代過(guò)程裝備。 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)的故障自愈調(diào)控 研究以故障預(yù)防和自愈為目標(biāo)的過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)自主研究以故障預(yù)防和自愈為目標(biāo)的過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)自主調(diào)控原理和方法，要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，其一是過(guò)程裝備復(fù)調(diào)控原理和方法，要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，其一是過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)早期故障初始原因的探查，含弱信息特征參量提取雜系統(tǒng)早期故障初始原因的探查，含弱信息特征參量提取識(shí)別以及復(fù)雜系統(tǒng)因果鏈的分析，早期發(fā)現(xiàn)故障并查明導(dǎo)識(shí)別以及復(fù)雜系統(tǒng)因果鏈的分析，早期發(fā)現(xiàn)故障并查明導(dǎo)致故障發(fā)生的初始原因，這是故障自愈調(diào)控的前提；其二致故障發(fā)生的初始原因，這是故障自愈調(diào)控的前提；其二是以故障預(yù)防

58、和自愈為目標(biāo)的自主調(diào)控方法及其關(guān)聯(lián)性，是以故障預(yù)防和自愈為目標(biāo)的自主調(diào)控方法及其關(guān)聯(lián)性，為抑制故障的自主調(diào)控方法及其對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部及上層次為抑制故障的自主調(diào)控方法及其對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部及上層次更大系統(tǒng)多模型的關(guān)聯(lián)，以及如何確保過(guò)程裝備自身系統(tǒng)更大系統(tǒng)多模型的關(guān)聯(lián)，以及如何確保過(guò)程裝備自身系統(tǒng)和其所在的大系統(tǒng)均進(jìn)入穩(wěn)定的有序狀態(tài)，是故障自愈調(diào)和其所在的大系統(tǒng)均進(jìn)入穩(wěn)定的有序狀態(tài)，是故障自愈調(diào)控的難點(diǎn)?？氐碾y點(diǎn)。 三、三、故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法 3 31 1 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)早期故障初始原因探過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)早期故障初始原因探測(cè)測(cè)3 32 2 過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)

59、故障自愈調(diào)控的方法過(guò)程裝備復(fù)雜系統(tǒng)故障自愈調(diào)控的方法及其關(guān)及其關(guān) 聯(lián)性聯(lián)性 3 33 3 故障自愈調(diào)控典型方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證故障自愈調(diào)控典型方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 三、故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法三、故障自愈調(diào)控研究的主要內(nèi)容及方法 據(jù)系統(tǒng)論的據(jù)系統(tǒng)論的“非加和原理非加和原理”，不僅研究故障征兆信息與故障原因的，不僅研究故障征兆信息與故障原因的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且把裝備看作多層次、非線性的復(fù)雜整體進(jìn)行研究。建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且把裝備看作多層次、非線性的復(fù)雜整體進(jìn)行研究。建立多維、多參數(shù)、非線性復(fù)雜系統(tǒng)模型。深入研究系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分、多維、多參數(shù)、非線性復(fù)雜系統(tǒng)模型。深入研究系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分、系統(tǒng)與環(huán)境以及

60、輸入和輸出物質(zhì)、能量、信息之間的相互作用、相互依系統(tǒng)與環(huán)境以及輸入和輸出物質(zhì)、能量、信息之間的相互作用、相互依賴關(guān)系；研究系統(tǒng)從穩(wěn)定的有序狀態(tài)變成無(wú)序狀態(tài)的過(guò)程、特點(diǎn)和規(guī)律賴關(guān)系；研究系統(tǒng)從穩(wěn)定的有序狀態(tài)變成無(wú)序狀態(tài)的過(guò)程、特點(diǎn)和規(guī)律；研究高層次的有序與低層次混沌的辯證關(guān)系。打破工藝、設(shè)備、儀表；研究高層次的有序與低層次混沌的辯證關(guān)系。打破工藝、設(shè)備、儀表自控、電氣等專業(yè)壁壘，重點(diǎn)研究其相互作用、相互影響，找出故障形自控、電氣等專業(yè)壁壘，重點(diǎn)研究其相互作用、相互影響，找出故障形成過(guò)程、發(fā)展和防治規(guī)律，特別是故障萌芽時(shí)的特征。成過(guò)程、發(fā)展和防治規(guī)律，特別是故障萌芽時(shí)的特征。 3 31 1 過(guò)程裝