地鐵機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能檢修技術(shù)研究與探索

北京市軌道交通設(shè)計研究院地鐵機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能檢修技術(shù)研究與探索133背景和條件

機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能維修技術(shù)

匯報大綱

機(jī)電系統(tǒng)智能維修的解決方案

321.1- 背景－快速發(fā)展中國大陸地區(qū)共

26

個城市開通城市軌道交通運(yùn)營，共計

116

條線路，運(yùn)營線路總長度達(dá)

3618

公里（截止2015

年末）。2015

年

度新增運(yùn)營線路長度

445公里，同比增加

14%。全年累計完成客運(yùn)量

138

億人次，同比增加

9.5%。基本概況2015年全國城市軌道交通完成投資

3683億元，在建線路總長

4448

公里（七種制式同時在建），可研批復(fù)投資累計

26337

億元。截至目前，共有

44個城市規(guī)劃獲批，規(guī)劃規(guī)模

4705

公里。新建、規(guī)劃線路規(guī)模大、投資增長迅速，建設(shè)速度持續(xù)加快。主要線路平均客流強(qiáng)度大都達(dá)到

2.0

萬人次/公里日以上，個別線路甚至超過

4.0。全國日均計劃開行總列次

34360

次，日均實際開行列次

34810

次，其中北京、上海、深圳、南京、成都、杭州6個城市兌現(xiàn)率超100%，主要由于客流需求超預(yù)期。建設(shè)和運(yùn)營強(qiáng)度行車間隔小、客流量大，一旦設(shè)備故障對運(yùn)營影響極大快速建設(shè)，帶來大量人才缺口公眾訴求高、系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，傳統(tǒng)管理手段已無法適應(yīng)需要背景－運(yùn)營維護(hù)壓力現(xiàn)狀背景－機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)需求1、目前地鐵機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)智能檢修功能不足控制系統(tǒng)以監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行為主，子系統(tǒng)（或部件）工作狀態(tài)信息缺少，故障分析、診斷和預(yù)測功能不足；控制系統(tǒng)報警為故障后報警，智能預(yù)警相對缺乏；機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不能被機(jī)電運(yùn)行維保單位有效共享利用。2、傳統(tǒng)地鐵機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)維保模式有待提升傳統(tǒng)地鐵機(jī)電設(shè)備維保效率低，通過“看、聽、摸（敲）、聞”手段越來越不奏效；地鐵機(jī)電設(shè)備“維修不足”和“維修過?！蓖瑫r存在，安全運(yùn)行存在風(fēng)險；地鐵機(jī)電設(shè)備基本采用定期維修、故障后維修，缺乏狀態(tài)監(jiān)測手段，狀態(tài)維修、預(yù)知維修、故障快速定位困難，故障智能預(yù)警體系還不完善。背景－機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)需求隨著新線交付運(yùn)營，大量的機(jī)電設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、維修工作，以科學(xué)的現(xiàn)代化信息技術(shù)為手段，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，是城市軌道交通完善和提升維修管理體系的發(fā)展方向。3、地鐵線網(wǎng)管理“高效、節(jié)約”的需求運(yùn)用智能化、信息化技術(shù)對地鐵機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、分析、診斷、預(yù)警是實現(xiàn)由計劃修到狀態(tài)修的重要趨勢。背景－機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)需求133背景和條件

機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能維修技術(shù)

匯報大綱

機(jī)電系統(tǒng)智能維修的解決方案

32定位智能檢修技術(shù)是以基于物聯(lián)網(wǎng)的智能感知技術(shù)取代現(xiàn)有的人工檢修模式，融合監(jiān)控和監(jiān)測數(shù)據(jù)、人工巡檢信息，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為整個設(shè)備管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，對機(jī)電設(shè)備狀態(tài)和故障趨勢進(jìn)行智能分析、診斷，對故障快速準(zhǔn)確定位及預(yù)判，實現(xiàn)預(yù)防性維修。01維護(hù)角度02運(yùn)營角度準(zhǔn)確掌握機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備的故障趨勢預(yù)判與預(yù)警針對機(jī)電設(shè)備提供維修養(yǎng)護(hù)的科學(xué)指導(dǎo)目標(biāo)通過數(shù)據(jù)分析，提供維修依據(jù)計劃+經(jīng)驗傳統(tǒng)智能檢修 數(shù)據(jù)分析+經(jīng)驗+專家系統(tǒng)故障修計劃性維修設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷故障預(yù)報與風(fēng)險判斷多樣化維修策略基于設(shè)備全壽命周期的以可靠性為中心的維修模式ETM計劃修狀態(tài)修RCM維修體系智能檢修系統(tǒng)的功能以基于物聯(lián)網(wǎng)的軌道交通點檢管理系統(tǒng)，取代現(xiàn)有的紙質(zhì)巡檢記錄；以自動化的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測代替人工現(xiàn)場檢測；融合監(jiān)控數(shù)據(jù)和EAM信息，以大數(shù)據(jù)分析和智能診斷輔助維修決策，實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備全生命周期管理。功能實現(xiàn)手段傳統(tǒng) 人工化智能檢修自動化、信息化提升自動化、信息化水平“機(jī)器自學(xué)習(xí)功能”預(yù)警及診斷關(guān)鍵技術(shù)負(fù)荷時域黃色區(qū)域：超過正常工況半徑的0.5（可設(shè)定）

報警限紅色區(qū)域：超過正常工況半徑的1倍（可設(shè)定）

危險限15%1.79mm/s25%2.8450%3.4175%4.12某一個正常工況點的重心100%4.93關(guān)鍵技術(shù)值狀態(tài)顏色標(biāo)識0良好綠色1可用黃色2需維修紅色評價-等級序號狀態(tài)顏色權(quán)值1振動評價1.02溫度評價0.83工藝評價0.54電氣評價0.8評價-范圍及權(quán)重值（舉例）地鐵機(jī)電設(shè)備智能預(yù)警流程負(fù)荷加速度、速度等特與當(dāng)前轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等區(qū)間的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)習(xí)模型相比是否超限？與固定的報警限比較是否超限？正常更新模型觸發(fā)新的一次學(xué)習(xí)1.快速捕捉4.判斷干擾5.自動診斷2.超限報警否否否征參數(shù)是否快速變化?是是否報警給出故障類型給出故障位置是6.自學(xué)習(xí)傳感器、線路等干擾電磁干擾是3.智能預(yù)警技術(shù)方案-智能預(yù)警流程自動診斷專家系統(tǒng)任務(wù)庫任務(wù)規(guī)則規(guī)則庫事實庫、故障庫推理

機(jī)選擇激活故障通用規(guī)則解析設(shè)備報警技術(shù)方案-專家系統(tǒng)133背景和條件

機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能維修技術(shù)

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機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能維修的解決方案

32系統(tǒng)重點：設(shè)備運(yùn)行維護(hù)過程管理理念：

強(qiáng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)綜合評價系統(tǒng)支撐：

設(shè)備報警、分析診斷、措施、決策系統(tǒng)紐帶：

工單的創(chuàng)建、審批、執(zhí)行、驗收智能檢修系統(tǒng)通過智能化巡檢方式，同時獲取EAM、ERP等系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)狀態(tài)修和故障修的融合，合理優(yōu)化地安排備品備件、維修等資源，充分提高維修的效率和效果。解決方案-原則智能檢修主要方式智能點檢狀態(tài)監(jiān)測故障診斷智能檢修-主要方式一般機(jī)電設(shè)備和管線：如普通水泵、風(fēng)機(jī)、配電箱等智能檢修技術(shù)分類應(yīng)用重要設(shè)備：如電扶梯、軸流風(fēng)機(jī)、氣體滅火、軌行區(qū)設(shè)備等系統(tǒng)設(shè)備：如BAS、FAS、站臺門、智能電器設(shè)備等智能檢修技術(shù)分類一般采用智能點檢技術(shù)可采用故障診斷技術(shù)，可融合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、EAM進(jìn)行綜合分析可采用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，充分利用智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行診斷分析智能檢修-主要方式多采用智能儀表（傳感器），減輕對人工經(jīng)驗的依賴電扶梯軸流風(fēng)機(jī)經(jīng)常損壞極易磨損的關(guān)鍵部位機(jī)械裝置或壓力容器等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)警智能檢修-故障診斷氣滅鋼瓶北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

機(jī)械傳磨電機(jī)軸承易損難以早期察覺軸承監(jiān)測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)動輪動 梯級鏈漲緊輪損驅(qū)動底座螺栓扶手帶螺栓振動監(jiān)測溫度監(jiān)測對設(shè)備零部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測需要在自動扶梯上增加測點智能檢修-故障診斷（電扶梯）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

振動測點：驅(qū)動電機(jī)減速器底座振動測點：主驅(qū)動輪軸承振動測點：梯級鏈漲緊輪軸承溫度測點：扶手帶溫度環(huán)境溫度扶梯自檢故障信號約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)加速速度振動傳感器。紅外線非接觸式溫度傳感器。自動扶梯故障監(jiān)測位置智能檢修-故障診斷（電扶梯）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

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、鏈條磨損智能檢修-故障診斷（電扶梯）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

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，可以通過這些參數(shù)確定故障類型。軸承型號:

6224轉(zhuǎn) 速:

2980rpm滾 珠 數(shù):

9個節(jié) 徑:167.5mm滾子直徑:

30.15智能檢修-故障診斷（電扶梯）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

振動測點--旋轉(zhuǎn)機(jī)械智能診斷方法傳感器加速度模擬振動信號數(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動值信號頻譜信號波形(時域圖)通過FFT（快速傅里葉變換實現(xiàn)）結(jié)果輸出智能檢修-故障診斷（電扶梯）智能檢修-故障診斷（氣體滅火）裂紋擴(kuò)大加寬微缺陷細(xì)小裂紋剩余截面過小/材料屈服應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕鋼瓶爆炸智能檢修-故障診斷（氣體滅火）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

F鋼瓶變形量拉伸力2%14%屈服點爆破點0.3mm智能檢修-故障診斷（氣體滅火）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

爆炸發(fā)生過

程防爆原理技術(shù)方案利用安裝在瓶體上的傳感器（線型變形量探測器），探測鋼瓶爆炸前出現(xiàn)在瓶體上的微變形量。智能檢修-故障診斷（氣體滅火）線型變形量探測器防自爆泄放閥防自爆監(jiān)視器防自爆集中顯示盤瓶頭閥智能檢修-故障診斷（氣體滅火）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

防自爆集中顯示盤線型變形量探測器（傳感器）防自爆泄放閥防自爆監(jiān)視器系統(tǒng)組成智能檢修-故障診斷（氣體滅火）北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司

PA(50)JKAJKAJKAJKAJKA功能實現(xiàn)安全-預(yù)警：爆炸前報警并泄壓，避免意外爆炸的事故；避免定期檢測期間火災(zāi)無法自動撲救。節(jié)約-延壽：傳統(tǒng)方式2-3年檢測一次，費(fèi)用為系統(tǒng)造價的三分之一，防爆裝置成本增加僅十分之一，免定期檢測。延長鋼瓶使用壽命。高效-自動：鋼瓶的監(jiān)測長期隨時自動進(jìn)行，省時、省力、省心。智能檢修-故障診斷（氣體滅火）智能檢修-智能點檢設(shè)備智能點檢管理系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)，具有振動、溫度、手抄量、觀察量和到位信息采集管理功能，是一套簡單易用的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備檢修與評價儀器及系統(tǒng)軟件。通過點檢設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)信息可通過OA、USB等上傳到點檢管理系統(tǒng)。通過現(xiàn)場RFID射頻卡、點檢儀器、現(xiàn)場點檢項目、后臺系統(tǒng)，將整個點檢工作串行起來。可以結(jié)合EAM應(yīng)用，通過對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計、區(qū)域劃分、標(biāo)準(zhǔn)制定，將點檢項目按照相應(yīng)的周期，在系統(tǒng)內(nèi)生成每天的點檢計劃。通過接收點檢儀器上傳的點檢結(jié)果，完成對所有設(shè)備的各自的數(shù)據(jù)積累。智能檢修-智能點檢（數(shù)據(jù)層）通訊工具軟件界面智能檢修-智能點檢（水泵）故障報警—顯示常規(guī)項目：故障日志：顯示最新的故障信息（代碼運(yùn)行時間顯示：累計運(yùn)行的小時數(shù)。啟動次數(shù)計數(shù)器：水泵實際啟動次數(shù)

。電機(jī)實際最大運(yùn)行電流：顯示水泵實際最大運(yùn)行電流值（每次運(yùn)行的平均值）。此外，采用點檢設(shè)備檢測設(shè)備

振動值、電機(jī)溫度等。智能檢修-智能點檢（水泵）故障報警—列表故障代碼含義顯示文本閃爍符號描述說明/解決方法F001相序錯誤F001用“一”字形螺絲刀轉(zhuǎn)動紅頭內(nèi)置的反相開關(guān)F002缺相F002檢查配電箱供電單元F003高液位F003首先排除水泵或傳感器故障，其次檢查是否有地表水排入水箱F004傳感器故障SENSOR依次檢查傳感器的接頭、軟管是否有損壞或松動，以及控制器內(nèi)部的壓敏單元是否接插有問題（一般由服務(wù)人員負(fù)責(zé)）F005水泵1溫度過高TEMP檢查是否電壓過低，是否連續(xù)運(yùn)行時間過長F006水泵2溫度過高TEMP檢查是否電壓過低，是否連續(xù)運(yùn)行時間過長F007水泵1