chap故障診斷新技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測

2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)1故障診斷新技術(shù)基于近場聲全息的結(jié)構(gòu)故障振動技術(shù)

14一月20232可視化聲源定位技術(shù)通過重建設(shè)備輻射的噪聲場以直觀的動態(tài)圖像來進(jìn)行噪聲源的識別和定位，為噪聲控制、預(yù)測及故障診斷等提供依據(jù)14一月20233常用的聲場可視化方法近場聲全息（NAH）－傳統(tǒng)方法基于邊界元建模（BEM）的NAHHELS方法（Helmholtz方程最小平方誤差）波疊加方法（WaveSuperposition）波束形成（Beamforming）14一月20234可視化聲源定位實(shí)例SurfacevelocityofthediscbrakeassemblyMicrophonearrayalignedagainstadiscbrakeassembly14一月20235可視化聲源定位實(shí)例IntensityplotshowingtransmissionpathsthroughacardoorMicrophonearrayalignedagainstacardoor14一月20236可視化聲源定位實(shí)例汽車發(fā)動機(jī)電機(jī)14一月202376300HzR

5cm3150HzR

10cm4000HzR

8cm5000HzR

6cm汽車發(fā)動機(jī)聲場圖近場聲全息需要約3300個測點(diǎn)，才能識別這樣的高頻2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)8計算機(jī)輔助狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

石油、化工、冶金、能源等行業(yè)的許多大型設(shè)備，如壓縮機(jī)，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組、軋鋼機(jī)、轉(zhuǎn)爐、風(fēng)機(jī)、水泵等都是生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備一旦發(fā)生故障停機(jī)，輕者影響產(chǎn)量，重者會導(dǎo)致整個生產(chǎn)線、整個裝置、整個工廠停止生產(chǎn)，甚至?xí)斐扇藛T傷亡事故，造成環(huán)境污染或產(chǎn)生不良的社會影響。大型關(guān)鍵設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率，而且關(guān)系到安全和社會問題。因此，世界各國都在致力于推廣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作，一些國際知名的大公司、大企業(yè)在體會到狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益后，也自覺地投入大量資金開展這方面的工作，這就是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在國內(nèi)外蓬勃發(fā)展的主要原因。

2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)9計算機(jī)輔助狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系技術(shù)以現(xiàn)代科學(xué)中的系統(tǒng)論、控制論、可靠性理論、失效理論、信息論為理論基礎(chǔ)，以包括傳感器在內(nèi)的儀器設(shè)備和計算機(jī)為技術(shù)手段，結(jié)合監(jiān)測對象的特殊性，有針對性地對各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出實(shí)時評估，對故障提前預(yù)報并作出診斷，變故障停機(jī)為計劃停機(jī)，減少停機(jī)或避免事故擴(kuò)大化，使企業(yè)對設(shè)備的維修管理從計劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，提高了企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)代化水平，刨造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)10計算機(jī)輔助狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷振動信號PC總線PC總線PC總線轉(zhuǎn)速信號

溫度

壓力等振動信號同步采集轉(zhuǎn)度采集定時觸發(fā)非振動信號智能采集卡IPC工業(yè)計算機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)光隔電流環(huán)PC計算機(jī)在線故障診斷系統(tǒng)機(jī)組2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)11計算機(jī)輔助狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷2023/1/14工業(yè)裝備故障診斷技術(shù)12計算機(jī)輔助狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷14一月202313監(jiān)測與診斷系統(tǒng)在完成狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的過程中，通常需要依靠一定的監(jiān)測與診斷工具和手段，即需要有相應(yīng)的計算機(jī)化的自動監(jiān)測與診斷裝置、儀器或系統(tǒng)14一月202314監(jiān)測與診斷系統(tǒng)前的考慮建立監(jiān)測與診斷系統(tǒng)之前應(yīng)考慮如下問題：經(jīng)濟(jì)性-應(yīng)能夠盡可能地節(jié)省投資；可靠性-自身應(yīng)具有更高的可靠性；實(shí)用性-實(shí)用的功能，操作簡便；有效性-分析、診斷結(jié)果有效；擴(kuò)展性-較好的可擴(kuò)展性和自開發(fā)性能。一般情況下，根據(jù)經(jīng)驗企業(yè)用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的投資應(yīng)占其固定資產(chǎn)的1％~5％。并且，隨著設(shè)備復(fù)雜程度和技術(shù)先進(jìn)性的增加，此項投資的額度還應(yīng)有相應(yīng)的增加14一月202315監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的分類與選用離線系統(tǒng)(巡檢系統(tǒng))在線系統(tǒng)(集中式、分布式)遠(yuǎn)程系統(tǒng)(C/S結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu))14一月202316離線系統(tǒng)也稱為機(jī)械故障巡檢系統(tǒng)，通常由傳感器、便攜式數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)軟件組成采用定期巡回檢測和離線分析的方式工作適合于對工廠中量大面廣的中、小型機(jī)械設(shè)備，尤其是那些尚無固定監(jiān)測點(diǎn)的機(jī)器進(jìn)行定期的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷14一月202317在線系統(tǒng)在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集連續(xù)、快速、數(shù)據(jù)處理實(shí)時性好、分析診斷功能全面、豐富等特點(diǎn)適用于具有固定監(jiān)測點(diǎn)的大型連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備這類系統(tǒng)又可分為集中式單機(jī)系統(tǒng)、集散式系統(tǒng)以及分布式系統(tǒng)14一月202318集中式結(jié)構(gòu)是以單一(微型)計算機(jī)為主體的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)由計算機(jī)主控完成現(xiàn)場工況監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、信號處理與分析、故障診斷等全部工作優(yōu)點(diǎn)：便于管理控制，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性;系統(tǒng)具備信號處理、特征提取、狀態(tài)分類、趨勢分析以及分析報告生成、數(shù)據(jù)庫管理等多方面的功能14一月202319集散式結(jié)構(gòu)利用多臺計算機(jī)來聯(lián)合實(shí)施監(jiān)測與診斷，但這里的每臺計算機(jī)彼此相互獨(dú)立，基本上沒有聯(lián)系，其實(shí)質(zhì)是集中式結(jié)構(gòu)的簡單迭加通過RS232或RS422串行通訊方式把一臺主控計算機(jī)與若干臺從屬計算機(jī)聯(lián)接起來協(xié)同工作的主從式結(jié)構(gòu)。其中，從屬計算機(jī)(或稱輔助計算機(jī))分別獨(dú)立地完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)測并共享主機(jī)，而主機(jī)則負(fù)責(zé)完成分析與診斷功能并始終肩負(fù)對從屬機(jī)進(jìn)行管理和控制的任務(wù)14一月202320分布式結(jié)構(gòu)-遠(yuǎn)程系統(tǒng)的雛形針對地域分布較廣的多臺機(jī)器設(shè)備，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把分布于各局部現(xiàn)場、獨(dú)立完成特定功能的本地計算機(jī)互聯(lián)接起來，并在一臺主控計算機(jī)的控制下，構(gòu)成分級管理模式，最終達(dá)到資源共享、協(xié)同工作、分散監(jiān)測與集中管理、診斷的目的14一月202321分布式結(jié)構(gòu)-遠(yuǎn)程系統(tǒng)的雛形分布式結(jié)構(gòu)具有資源分散、結(jié)構(gòu)模塊性、工作并行性、協(xié)作自治性、系統(tǒng)透明性等優(yōu)點(diǎn)。此外：分散數(shù)據(jù)采集，集中狀態(tài)監(jiān)測、診斷和管理可靠性高各現(xiàn)場工作站均能夠獨(dú)立完成分布式處理，各節(jié)點(diǎn)具有相對獨(dú)立性，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生問題時，并不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常工作可護(hù)展性和靈活性好由于采用了網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)能在適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展過程中，方便地將落后設(shè)備從網(wǎng)上卸下、將更新設(shè)備掛到網(wǎng)上功能強(qiáng)系統(tǒng)支持多用戶、多任務(wù)，可承擔(dān)較多的工作負(fù)荷成本低網(wǎng)絡(luò)接口集成度高，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可與生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等共享，系統(tǒng)的整體性能價格比高14一月202322遠(yuǎn)程故障診斷的基本概念基于Internet/Intranet的遠(yuǎn)程故障診斷是設(shè)備診斷技術(shù)與通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物遠(yuǎn)程診斷跨越了企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)與企業(yè)在時間和空間上的距離學(xué)術(shù)界可以利用網(wǎng)上診斷服務(wù)器開設(shè)技術(shù)知識講座，對企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行輔導(dǎo)和技術(shù)培訓(xùn)，同時發(fā)表有關(guān)的最新研究成果企業(yè)界則可以利用監(jiān)測服務(wù)器為研究機(jī)構(gòu)提供寶貴的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，向研究機(jī)構(gòu)或其它企業(yè)提出咨詢14一月202323遠(yuǎn)程故障診斷的基本概念遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、行業(yè)內(nèi)部、甚至更大范圍的診斷數(shù)據(jù)和知識的共享，能夠有效地組織異地專家會診等遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)還是一個集咨詢、培訓(xùn)、討論、數(shù)據(jù)交換等于一體的全方位的信息交流系統(tǒng)這樣既解決了生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)力量不足和技術(shù)水平提高的問題又有利于研究機(jī)構(gòu)更準(zhǔn)確、更有效的獲得設(shè)備運(yùn)行的第一手資料，充實(shí)理論和技術(shù)研究14一月202324遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一個完整的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)通常應(yīng)當(dāng)包括三個主要子系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷中心：在高性能WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的支撐下?lián)?fù)整個系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)任務(wù)企業(yè)監(jiān)測分析中心(初級診斷中心)：主要負(fù)責(zé)企業(yè)內(nèi)部的監(jiān)測、分析和診斷，以及設(shè)備管理工作，同時負(fù)責(zé)對下屬監(jiān)測工作站的控制及管理現(xiàn)場監(jiān)測工作站：由網(wǎng)絡(luò)化的高性能再線數(shù)據(jù)采集器或便攜式數(shù)據(jù)采集器所構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及報警監(jiān)控等工作14一月202325遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的模型14一月202326遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的基本要求無成本客戶端：客戶端軟件應(yīng)當(dāng)是一般用戶桌面系統(tǒng)都具有的瀏覽器廉價的系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)功能可以由用戶添加組件進(jìn)行擴(kuò)展；系統(tǒng)性能可以通過遠(yuǎn)程升級組件獲得提高低廉的網(wǎng)絡(luò)投資：用戶可以充分利用企業(yè)內(nèi)部已建立的Intranet，進(jìn)行整個系統(tǒng)的構(gòu)建低廉的監(jiān)測和診斷費(fèi)用：各種(關(guān)鍵)設(shè)備可以共享同一套系統(tǒng)14一月202327遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的基本要求知識共享：對于地域分布的大型企業(yè)集團(tuán)，允許在一個地區(qū)獲取診斷知識，然后通過中心知識庫，讓整個企業(yè)共享相同或相近知識專家共享：能夠通過網(wǎng)絡(luò)匯集同行專家完成數(shù)據(jù)分析和故障原因會診及評價協(xié)作診斷：不同地區(qū)的診斷系統(tǒng)和專家可以在遠(yuǎn)程診斷中心的協(xié)調(diào)下組成一個大的診斷網(wǎng)絡(luò)，通過對不同來源的診斷結(jié)果進(jìn)行融合的形式，最終給出協(xié)作診斷的結(jié)論14一月202328遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三層B/S結(jié)構(gòu)體系表示層(應(yīng)用層)邏輯層數(shù)據(jù)層工作模式14一月202329遠(yuǎn)程在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)示例VSN-NetMDS現(xiàn)場監(jiān)測站DBServerWebServer分析工作站企業(yè)監(jiān)測中心現(xiàn)場監(jiān)測站DBServerWebServer企業(yè)監(jiān)測中心DBServerWebServer遠(yuǎn)程診斷中心Internet診斷計算工作站計算工作站分析工作站計算工作站領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜褹DSLModemISDNISDNCERNETVXI系統(tǒng)主控機(jī)VXI系統(tǒng)主控機(jī)防火墻防火墻防火墻遠(yuǎn)程診斷中心企業(yè)監(jiān)測中心現(xiàn)場監(jiān)測站14一月202330示例：VSN-NetMDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖14一月202331示例：VSNsNetEMC企業(yè)監(jiān)測中心狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)分析故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)用戶管理系統(tǒng)啟停車過程監(jiān)測用戶幫助系統(tǒng)14一月202332示例：VSNsNetDAU監(jiān)測工作站硬件：基于VXI總線、并受DSP處理器支撐的多通道并行數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理裝置；可實(shí)現(xiàn)振動信號8Ch至64Ch的靈活組織，慢變（溫度、壓力、流量）信號1Ch至24Ch自由組態(tài)快變（振動）信號完全同步采樣。在內(nèi)時鐘控制采樣模式時，系統(tǒng)采樣頻率可設(shè)定為：128kHz、51.2kHz、25.6kHz、12.8kHz、…(按1:2:5分頻)；在倍頻器控制采樣模式下，系統(tǒng)采樣頻率等于倍頻器所提供的采樣脈沖的頻率14一月202333示例：VSNsNetDAU監(jiān)測工作站軟件：基于NI公司的LabWindows/CVI、VISA開發(fā)環(huán)境、Microsoft公司的VisualC++和DSP過程支持開發(fā)環(huán)境完成的具有管理控制、參數(shù)設(shè)置、預(yù)處理、特征提取、報警處理、追憶數(shù)據(jù)存儲和監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿亩鄠€子系統(tǒng)14一月202334示例：VSNsNetDB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQLServerOracle診斷知識庫確診故障庫臨時庫歷史庫測點(diǎn)管理庫用戶管理庫報警數(shù)據(jù)庫機(jī)器簡圖庫啟停車庫VSNsNetDB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫14一月202335示例：監(jiān)測與分析界面匯集14一月202336遠(yuǎn)程巡檢(離線)系統(tǒng)示例14一月202337示例：PMS巡檢系統(tǒng)功能框圖14一月202338示例：圖片導(dǎo)航式設(shè)備信息瀏覽

14一月202339示例：巡檢計劃組態(tài)14一月202340示例：監(jiān)測與分析結(jié)果報表14一月202341示例：監(jiān)測與分析結(jié)果14一月202342B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-總體功能14一月202343B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-監(jiān)測界面波形監(jiān)測頻譜監(jiān)測波形頻譜監(jiān)測14一月202344B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-分析界面14一月202345監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢離線系統(tǒng)與在線系統(tǒng)相互交融，最終形成基于Internet/Intranet的一體化遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，其中：分析方法和算法等共享數(shù)據(jù)庫、知識庫共享設(shè)備管理機(jī)制共享在線系統(tǒng)負(fù)責(zé)關(guān)鍵機(jī)組設(shè)備巡檢系統(tǒng)面向尚無固定測點(diǎn)的中小設(shè)備14一月202346監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢監(jiān)測與分析新技術(shù)的不斷引入硬件方面功能強(qiáng)化–便攜式數(shù)采增加整周期采樣、雙通道可靠性提高–在線系統(tǒng)采用VXI或PXI總線性能提高–高速多通道并行，DSP器件軟件方面功能更加豐富完善、準(zhǔn)確有效現(xiàn)代信號處理技術(shù)成果實(shí)用化分布式計算技術(shù)運(yùn)用14一月202347監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢系統(tǒng)中故障診斷功能完善故障分析指導(dǎo)系統(tǒng)：針對有關(guān)的機(jī)械設(shè)備及參數(shù)，給出若干可能故障的說明和分析依據(jù)，最后由操作者或分析人員來確定結(jié)論故障診斷輔助系統(tǒng)：在給出分析處理結(jié)果和故障特征提示的情況下，利用人機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行故障分析與判斷故障診斷專家系統(tǒng)：利用知識庫和推理機(jī)由計算機(jī)自主（配合一定的人機(jī)交互）完成故障分析與診斷，并提出相應(yīng)的處理措施14一月202348監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢設(shè)備管理功能占重要地位開發(fā)智能維護(hù)系統(tǒng)(IMS,IntelligentMaintenanceSystem)

IMS是指采用性能衰退分析和預(yù)測分析方法，結(jié)合信息電子技術(shù)(包括：互聯(lián)網(wǎng)、非接觸式通訊技術(shù)、嵌入式智能電子技術(shù))，使設(shè)備達(dá)到近乎零故障的性能的一種新型維護(hù)系統(tǒng)該系統(tǒng)將企業(yè)的設(shè)備管理、備品備件管理、以及設(shè)備信息化管理等融為一體14一月202349結(jié)束語機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在保障石化、冶金、鋼鐵和電力等流程工業(yè)中的機(jī)械設(shè)備安全、可靠和高效運(yùn)行方面起到了重要的作用，近年來一直是一個重要的研究方向伴隨著信息時代的到來，基于Internet/

Intranet的遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)展露出無可比擬的優(yōu)勢相信監(jiān)測與診斷技術(shù)和系統(tǒng)必將在監(jiān)護(hù)設(shè)備的過程中，獲得自身