設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法 編制說明

1《設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康根據(jù)國標委發(fā)[2023]37號文件，國家標準化管理委員會下達2023年第二批推薦性國家標準計劃及相關(guān)標準外文版計劃，其中，《設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法》由中國特種設(shè)備檢測研究院、重慶市特種設(shè)備檢測研究院、西北大學(xué)等實施，項目計劃編號：20230729-T-469，本項目為國家標準修訂項日，計劃周期：16個月，計劃完成時間：2025年1月。標準于2017年4月1日發(fā)布實施，經(jīng)過五年的實施，良好的經(jīng)濟效益和社會效益?；贕B/T33218—2016，中國特種設(shè)備檢測研究院在某鋼軋總廠加料跨的3#190t鑄造起重機和吊運跨2#200t鑄造起重機兩臺設(shè)備，開展主梁、端梁和傳動系統(tǒng)多個測點的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、機構(gòu)振動等的健康監(jiān)測并構(gòu)建了冶金起重機全生命周期安全健康管理可視化系統(tǒng)示范應(yīng)用工作。2019年示范應(yīng)用以來，已穩(wěn)定、可靠運行30個月以上，為冶金起重機長后期可靠運行提供技術(shù)保障。同時在多家大型骨干企業(yè)開展了應(yīng)用，為保障設(shè)備的安全運行奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。十三五期間，中國特種設(shè)備檢測研究院等單位在國家863計劃課題“大型復(fù)雜起重裝備全生命周期數(shù)據(jù)集成管理與應(yīng)用技術(shù)（編號：2015AA043702）、國家重點研發(fā)計劃課題“冶金起重機健康監(jiān)測診斷2技術(shù)及裝備研發(fā)（編號：2017YFC0805103）、國家重點研發(fā)計劃項目2018YFF0214700）等項目課題支持下，在設(shè)備健康監(jiān)測、健康狀態(tài)診斷和損傷/故障預(yù)測等方面取得了一系列成果。項目組形成的技術(shù)方法通過儀器儀表學(xué)會科技成果鑒定（儀學(xué)鑒字[2018]第026號，儀學(xué)標準修訂將進一步完善和提升標準的技術(shù)水平，進一步提高其針對性和可操作性，更好地指導(dǎo)和推進設(shè)備健康監(jiān)測的標準化實踐。標準的修訂還將將進一步解決實踐中存在的突出問題，更好地發(fā)揮標準在推進設(shè)備健康監(jiān)測領(lǐng)域的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用，促進結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的進步。計劃下達后，由中國特種設(shè)備檢測研究院負責(zé)組建了標準起草工作組，起草工作組的組建充分考慮了該標準修訂及標準應(yīng)用所涉及機構(gòu)的相關(guān)項和多樣性。2023年9月，初步確定了工作方案和進度安排。2024年1月，中國特種設(shè)備檢測研究院組織確定了標準試驗驗2024年1月至2024年4月，中國特種設(shè)備檢測研究院、重慶市特種設(shè)備檢測研究院、廈門市特種設(shè)備檢驗檢測院、西北大學(xué)、湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院、青島市特種設(shè)備檢驗研究院、安徽省特種設(shè)備檢測院等單位對標準草案稿提出修改完善意見。在此期間，工作組成員多次通過電子信件、微信及電話等方式溝通討論標準草案稿需要修改的條款、修改原因及修改方式，工作組匯總小組成員的修改3意見，對標準進行了多次的修改完善。2024年7月，結(jié)合試結(jié)果，經(jīng)過工作組成員反復(fù)討論、多次協(xié)商，完成了標準征求意見稿初稿和編制說明。2024年7月9日，中國特種設(shè)備檢測研究院組織召開了會議，以騰訊會議形式審議標準征求意見稿初稿內(nèi)容，對標準逐條進行討論、確認修改內(nèi)容，以確保標準的準確性和技術(shù)適用性。經(jīng)與各方專家多次討論和溝通協(xié)商，起草小組內(nèi)部達成一致后形成標準征求意見稿，于2024年8月5日提交全國設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測標準化工作組公開征求意見。中國特種設(shè)備檢測研究院等。本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。遵循“國際接軌、廣泛參與、合理易用、服務(wù)產(chǎn)業(yè)”的標準編制原則，充分考慮企業(yè)、使用單位及校準機構(gòu)各方面的意見和建議，在對標準規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容進行分析研究的基礎(chǔ)上，開展了大量地實際驗證工作，確保標準的內(nèi)容可操作性。在符合適用性的前提下，盡量降低各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產(chǎn)成本的目的。通過標準的修訂，使使用方能更好的依4據(jù)標準內(nèi)容實施有效的健康監(jiān)測和評估。本標準是基礎(chǔ)通用標準，提供了基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析方法、健康狀態(tài)評估方法和損傷/故障預(yù)測方法及相關(guān)要求，本次通過標準修訂，完善了相關(guān)要求和具體內(nèi)容，使基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法更加適應(yīng)行業(yè)技術(shù)應(yīng)用需要，更好地發(fā)揮規(guī)范、指導(dǎo)和促進作用。本標準主要章節(jié)：1范圍，2規(guī)范性引用文件，3運行狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測，4監(jiān)測內(nèi)容與測點選擇，5傳感系統(tǒng)選型與技術(shù)要求，6運行狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，7健康狀態(tài)評估，8損傷預(yù)測方法，9報告，10健康管理報告，附錄A：均幅值矩陣，附錄B：健康狀態(tài)評估方法。本標準代替GB/T33218—2016《無損檢測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法》，與GB/T33218—2016相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：[3]更改了編制單位；[5]增加了規(guī)范性引用文件（見第2章[6]監(jiān)測內(nèi)容與測點選擇（見第4章[7]傳感系統(tǒng)選型與技術(shù)要求（見第5章[8]增加了損傷預(yù)測方法（見第8章[9]增加了預(yù)測相關(guān)的報告要求（見第9章[10]增加了健康管理報告要求（見第10章5本標準代替GB/T33218—2016《無損檢測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法》，其歸口單位為全國無損檢測標準化技術(shù)委員根據(jù)《國家標準化管理委員會關(guān)于批準籌建全國核安全標準化技由中國特種設(shè)檢測研究院負責(zé)籌建全國設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測標準化工作組（以下簡稱“工作組”)。該工作組主要負責(zé)設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、健康診斷、損傷識別、損傷預(yù)測以及健康管理方面的標準化工作。本標準主要規(guī)定了基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析方法、健康狀態(tài)評估方法和損傷/故障預(yù)測方法及相關(guān)要求。根據(jù)國標委發(fā)[2023]37號文件，國家標準化管理委員會下達2023年第二批推薦性國家標準計劃及相關(guān)標準外文版計劃，其中，《設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法》歸口單位轉(zhuǎn)變?yōu)槿珖O(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測標準化工作組。因此標準名稱、編制人員和編制單位進行了相應(yīng)修改和調(diào)整。主要技術(shù)變化4-5、8-10的說明：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是整個鏈條的起點，它通過實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和響應(yīng)，為后續(xù)的健康診斷和損傷預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持。健康診斷在監(jiān)測到異常后，對結(jié)構(gòu)進行深入分析，識別損傷的存在、位置和程度，為損傷預(yù)測提供必要的輸入信息。損傷預(yù)測基于健康診斷的結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)的歷史數(shù)據(jù)、未來環(huán)境和荷載條件，預(yù)測結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命和未來性能，為結(jié)構(gòu)的長期規(guī)劃和維護決策提供依據(jù)。因此，根據(jù)相關(guān)專家建議，參考有關(guān)標準（增加了規(guī)范性引用文件，見第2章增加了損傷預(yù)測方法，同步針對損傷預(yù)測方面增加了健康管理報告要求6根據(jù)專家意見，增加了監(jiān)測內(nèi)容與測點選擇（見第4章）和傳感系統(tǒng)選型與技術(shù)要求（見第5章）的相關(guān)要求。本標準制定的健康監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析方法、健康狀態(tài)評估方法和損傷/故障預(yù)測方法等在冶金起重機、橋式起重機、岸邊集裝箱起重機等實際的健康監(jiān)測項目中得以應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明整體監(jiān)測方法體系合理可行。隨著工業(yè)4.0時代的到來，智能制造與設(shè)備維護管理的智能化水平成為衡量企業(yè)競爭力的關(guān)鍵指標之一。設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（StructuralHealthMonitoring,SHM）作為預(yù)防性維護的重要手段，能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，有效避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，降低維護成本，提高生產(chǎn)效率和安全性。其中，基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法憑借其高靈敏度、抗電磁干擾、耐惡劣環(huán)境及分布式測量等優(yōu)勢，在眾多監(jiān)測技術(shù)中脫穎而出，廣泛應(yīng)用于航空航天、橋梁工程、石油化工、電力傳輸及機械制造等領(lǐng)域。然而，當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于光纖傳感技術(shù)在設(shè)備健康監(jiān)測方面的標準尚不完善，尤其是針對具體應(yīng)用場景下的監(jiān)測方法、數(shù)據(jù)處理算法、系統(tǒng)性能評估及安全標準等方面缺乏統(tǒng)一規(guī)范。這導(dǎo)致了市場上光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)的多樣化與碎片化，不同系統(tǒng)間的兼容性與互操作性差，難以形成有效的行業(yè)標準與評價體系，限制了技術(shù)的進一步推廣與應(yīng)7統(tǒng)一標準，促進技術(shù)規(guī)范化：通過修訂國家標準，可以明確光纖傳感技術(shù)在設(shè)備健康監(jiān)測中的技術(shù)要求、測試方法、評估準則等，促進技術(shù)的規(guī)范化與標準化，提高產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。提升系統(tǒng)兼容性：標準化有助于增強不同廠家、不同型號光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)之間的兼容性與互操作性，便于系統(tǒng)集成與升級，降低用戶的使用與維護成本。推動技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用：標準的制定與修訂能夠引導(dǎo)科研機構(gòu)與企業(yè)聚焦關(guān)鍵技術(shù)難題，推動光纖傳感技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與應(yīng)用拓展，滿足日益復(fù)雜的工業(yè)監(jiān)測需求。保障設(shè)備安全與運行效率：完善的標準體系能夠確保光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性，為設(shè)備的長期安全運行提供有力保障，提升整體生產(chǎn)效率與經(jīng)濟效益。預(yù)期效果顯著，主要體現(xiàn)在：（1）技術(shù)引領(lǐng)與產(chǎn)業(yè)升級：修訂后的國家標準將成為光纖傳感技術(shù)在設(shè)備健康監(jiān)測領(lǐng)域的權(quán)威指導(dǎo)文件，推動技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級，增強我國在該領(lǐng)域的國際競爭力。（2）經(jīng)濟效益顯著：標準化的實施將降低行業(yè)成本，提高資源利用效率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的停機時間和經(jīng)濟損失，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。（3）安全保障增強：通過提高監(jiān)測系統(tǒng)的準確性和可靠性，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備隱患，有效預(yù)防重大事故的發(fā)生，保障人員生命財（4）推動跨界融合：光纖傳感技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的深度融合，將為設(shè)備健康監(jiān)測領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇，促8進產(chǎn)業(yè)跨界融合與創(chuàng)新發(fā)展。綜上所述，修訂國家標準“設(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法”具有迫切的必要性和重大的現(xiàn)實意義，將為推動我國設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)的規(guī)范化、標準化發(fā)展，保障設(shè)備安全與運行效率，促進產(chǎn)業(yè)升級與經(jīng)濟繁榮做出積極貢獻。十三五期間，中國特種設(shè)備檢測研究院等單位在國家863計劃課題“大型復(fù)雜起重裝備全生命周期數(shù)據(jù)集成管理與應(yīng)用技術(shù)（編號：2015AA043702）、國家重點研發(fā)計劃課題“冶金起重機健康監(jiān)測診斷技術(shù)及裝備研發(fā)（編號：2017YFC0805103）、國家重點研發(fā)計劃項目2018YFF0214700）等項目課題支持下，在設(shè)備健康監(jiān)測、健康狀態(tài)診斷和損傷/故障預(yù)測等方面取得了一系列成果。項目組形成的技術(shù)方法通過儀器儀表學(xué)會科技成果鑒定（儀學(xué)鑒字[2018]第026號，儀學(xué)中國特種設(shè)備檢測研究院在某鋼軋總廠加料跨的3#190t鑄造起重機和吊運跨2#200t鑄造起重機兩臺設(shè)備，開展主梁、端梁和傳動系統(tǒng)多個測點的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、機構(gòu)振動等的健康監(jiān)測并構(gòu)建了冶金起重機全生命周期安全健康管理可視化系統(tǒng)示范應(yīng)用工作。2019年示范應(yīng)用以來，已穩(wěn)定、可靠運行30個月以上，為冶金起重機長后期可靠運行提供技術(shù)保障。同時在多家大型骨干企業(yè)開展了應(yīng)用，為保障設(shè)備的安全運行奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和社會效益。標準修訂將進一步完善和提升標準的技術(shù)水平，進一步提高其針對性和可操作性，更好地指導(dǎo)和推進設(shè)備健康監(jiān)測的標準化實踐。本標準服務(wù)于設(shè)備的健康監(jiān)測、狀態(tài)診斷、性能預(yù)測等安全管理。經(jīng)濟9和產(chǎn)業(yè)化前景十分光明?！对O(shè)備結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測基于光纖傳感技術(shù)的設(shè)備健康監(jiān)測方法》標準的實施，預(yù)期將帶來顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。（1）提高設(shè)備可靠性：通過基于光纖傳感技術(shù)的健康監(jiān)測，可以實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，從而避免設(shè)備突然停機導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，提高生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率。這對于制造業(yè)、能源、交通等關(guān)鍵行業(yè)尤為重要，可以顯著減少因設(shè)備故障造成的經(jīng)（2）降低維護成本：該標準提供的健康監(jiān)測和故障預(yù)測方法，使得企業(yè)能夠?qū)嵤╊A(yù)見性維護，減少不必要的定期檢修，降低維護成本。同時，通過早期發(fā)現(xiàn)潛在問題，可以避免因故障惡化而導(dǎo)致的更大規(guī)模維修或更換，進一步節(jié)省費用。（3）促進技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級：標準的實施將推動光纖傳感技術(shù)在設(shè)備健康監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，促進相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和升級。這不僅能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，還能提升企業(yè)的技術(shù)水平和市場競（1）保障生產(chǎn)安全：設(shè)備健康監(jiān)測標準的應(yīng)用，有助于及時發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備安全隱患，減少因設(shè)備故障引發(fā)的事故風(fēng)險，保障生產(chǎn)安全。這對于維護社會穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。（2）推動行業(yè)標準化：該標準的制定和實施，將為設(shè)備健康監(jiān)測領(lǐng)域提供一個統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，推動行業(yè)標準化進程。這有助于提升行業(yè)整體的技術(shù)水平和管理水平，促進公平競爭和健康發(fā)展。（3）提升公眾信任度：通過實施設(shè)備健康監(jiān)測標準，企業(yè)能夠向公眾展示其對設(shè)備安全和可靠性的高度關(guān)注，提升公眾對企業(yè)的信任度和滿意度。這對于企業(yè)的品牌形象和社會聲譽具有積極影響。（1）減少資源消耗：通過提高設(shè)備利用率和降低維護成本，該標準有助于減少因設(shè)備頻繁更換或大修而導(dǎo)致的資源浪費。同時，預(yù)見性維護減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的能源浪費，有助于節(jié)能減排。（2）促進綠色制造：設(shè)備健康監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，有助于推動制造業(yè)向綠色、低碳、環(huán)保方向發(fā)展。通過實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，企業(yè)可以更加精準地控制生產(chǎn)過程中的能源消耗和污染物排放，實現(xiàn)綠（3）保護生態(tài)環(huán)境：在機械設(shè)備、起重設(shè)備、承壓設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)備和結(jié)構(gòu)中應(yīng)用光纖傳感技術(shù)進行健康監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)結(jié)構(gòu)損傷，避免因結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。這對于保護