管輸動力裝備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷與智能運(yùn)維方案

1、管輸動力裝備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷與智能運(yùn)維方案團(tuán)隊(duì)概況數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)械健康監(jiān)測和診斷的基礎(chǔ)基于機(jī)理和數(shù)字驅(qū)動的的故障診斷與智能聯(lián)鎖管輸動力裝備監(jiān)測診斷工程案例分析基于風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)時(shí)狀態(tài)的智能維護(hù)系統(tǒng) 總結(jié)提綱團(tuán)隊(duì)概況提綱動力裝備故障監(jiān)測診斷智能化目標(biāo)防微杜漸溯源診斷精準(zhǔn)維修早期預(yù)警治未故障防事故 探測原因有的放矢除故障 狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)維修決策除故障 查明根源根治維修防發(fā)生消患治本保護(hù)機(jī)器的健康優(yōu)生（設(shè)計(jì)制造）安全長周期原因風(fēng)險(xiǎn)智能聯(lián)鎖少停機(jī)溯源診斷靶向抑制不發(fā)生預(yù)防抑制康復(fù)代償預(yù)防及消除故障優(yōu)育（運(yùn)行維護(hù)）診診斷 靠人 排故診斷 自愈 調(diào)控發(fā) 展 方 向動力裝備故障監(jiān)測診斷智能化目標(biāo)防微杜漸溯源診斷精準(zhǔn)維修早

2、期預(yù)數(shù)據(jù)信息診斷決策1988年 避免一次重大事故1987年從美國引進(jìn)壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)透平機(jī)轉(zhuǎn)子振動趨勢圖透平機(jī)轉(zhuǎn)子模擬量數(shù)據(jù)信息診斷決策1988年 避免一次重大事故1987年80年代石化企業(yè)狀態(tài)維修信息系統(tǒng) 紙質(zhì) 模擬量大數(shù)據(jù)分析雛形80年代石化企業(yè)狀態(tài)維修信息系統(tǒng) 紙質(zhì) 模擬量大數(shù)據(jù)分析雛形9195年機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測診斷系統(tǒng)10M 局域網(wǎng)國內(nèi)第一套9195年機(jī)泵群實(shí)時(shí)監(jiān)測診斷系統(tǒng)10M 局域網(wǎng)國內(nèi)第一套131995年自主開發(fā)的壓縮機(jī)組監(jiān)測診斷系統(tǒng)采用RTD嵌入式板卡數(shù)字量131995年自主開發(fā)的壓縮機(jī)組監(jiān)測診斷系統(tǒng)采用RTD嵌入式數(shù)據(jù)信息企業(yè)監(jiān)測診斷和狀態(tài)維修十年的成效財(cái)富數(shù)據(jù)信息企業(yè)監(jiān)測

3、診斷和狀態(tài)維修十年的成效財(cái)富2000 便攜式巡檢儀及智能維修系統(tǒng)抽樣調(diào)查 數(shù)據(jù)分析2000 便攜式巡檢儀及智能維修系統(tǒng)BENTLY 3300/3500等各類現(xiàn)場二次儀表現(xiàn)場設(shè)備便攜巡檢儀在線數(shù)據(jù)采集器透平壓縮機(jī)組往復(fù)壓縮機(jī)現(xiàn)場嵌入式 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)防爆箱公司企業(yè)局域網(wǎng)U N II V E R S II T YInternet數(shù)據(jù) 服務(wù)器中間件 服務(wù)器控制室監(jiān) 測診斷工 作站廠、車間 監(jiān)測診斷中心網(wǎng)關(guān)機(jī)或 路由器公司企業(yè)中 心服務(wù)器企業(yè)防火墻便攜遠(yuǎn)程診斷客戶(3G、4G、wifi)集團(tuán)中心北化大機(jī)泵群集團(tuán)內(nèi)部局域網(wǎng)光纖VPN專線汽輪發(fā)電機(jī)組Pad/手機(jī)現(xiàn)場嵌入式 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)防爆箱高危泵BENTL

4、Y 3300/3500等各類現(xiàn)場二次儀表現(xiàn)場設(shè)備便遠(yuǎn)程監(jiān)測和故障診斷中心故障分析和診斷遠(yuǎn)程視頻會議遠(yuǎn)程監(jiān)測和故障診斷中心故障分析和診斷遠(yuǎn)程視頻會議管輸動力裝備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷與智能運(yùn)維方案遠(yuǎn)程診斷中心服務(wù)器及數(shù)采系統(tǒng)機(jī)泵群的網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)測診斷系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷中心機(jī)泵群的網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)測診斷系統(tǒng)機(jī)泵群網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測診斷平臺北京化工大學(xué)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測診斷平臺70家企業(yè)20000多臺動力設(shè)備50000多測點(diǎn)2700多臺在線機(jī)組 離心機(jī)組：320臺 往復(fù)壓縮機(jī)：450臺 機(jī)泵：830臺風(fēng)機(jī)：700+臺航改燃機(jī)：20+臺機(jī)泵群網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測診斷平臺北京化工大學(xué)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測診斷平臺70中國石油煉化板塊遠(yuǎn)程診斷中心中國石油管道

5、板塊遠(yuǎn)程診斷中心中國石化天然氣分公司遠(yuǎn)程診斷中心中海油遠(yuǎn)程診斷中心中國石化關(guān)鍵機(jī)組遠(yuǎn)程診斷及檢維修策略服務(wù)系統(tǒng)（規(guī)劃中）中國石油北京天然氣管道壓縮機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理系統(tǒng)中國石油四川石化設(shè)備監(jiān)測管理中心中國石油云南石化設(shè)備監(jiān)測管理中心中國石化揚(yáng)子石化設(shè)備監(jiān)測管理中心（建設(shè)中）陽煤煤化工集團(tuán)設(shè)備監(jiān)測管理中心杭州汽輪機(jī)廠遠(yuǎn)程診斷中心重慶通用設(shè)備遠(yuǎn)程診斷中心中廣核、三一風(fēng)電、北京排水集團(tuán)、葛洲壩等（規(guī)劃中）北化大與企業(yè)合作研發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心中國石油煉化板塊遠(yuǎn)程診斷中心北化大與企業(yè)合作研發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測診自主研發(fā)：中海油遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心R-R公司的遠(yuǎn)程診 斷中心遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心自主研發(fā)：R-R公司的遠(yuǎn)程診

6、 斷中心遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心工程應(yīng)用中國石油四川石化遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心在線監(jiān)測關(guān)鍵機(jī)組84臺離線監(jiān)測機(jī)泵設(shè)備3280臺自2012年9月上線投用以來，至今， 累計(jì)通過系統(tǒng)診斷排除故障524臺次。壓 縮機(jī)組干氣密封零件損壞一次，其余開 車至今6年半沒發(fā)生一起機(jī)泵損壞事故。工程應(yīng)用中國石油四川石化遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心在線監(jiān)測關(guān)鍵機(jī)組84華油輸油管道機(jī)泵監(jiān)測系統(tǒng)概貌圖華油輸油管道機(jī)泵監(jiān)測系統(tǒng)概貌圖25監(jiān)測及診斷系統(tǒng)功能展示-實(shí)況&預(yù)警25監(jiān)測及診斷系統(tǒng)功能展示-實(shí)況&預(yù)警262627監(jiān)測及診斷系統(tǒng)功能展示-監(jiān)測診斷27監(jiān)測及診斷系統(tǒng)功能展示-監(jiān)測診斷28已經(jīng)在西氣東輸西二線試點(diǎn)應(yīng)用，霍爾果斯、煙墩和高陵3個(gè)壓氣

7、站， 共11套離心壓縮機(jī)機(jī)組。應(yīng)用時(shí)間超過1年，監(jiān)測運(yùn)行穩(wěn)定，及時(shí)多次 準(zhǔn)確預(yù)警。該系統(tǒng)無縫集成到廊坊遠(yuǎn)程診斷中心，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息、監(jiān)測狀態(tài)， 異常信息，故障案例的統(tǒng)一管理。28已經(jīng)在西氣東輸西二線試點(diǎn)應(yīng)用，霍爾果斯、煙墩和高陵3個(gè)壓團(tuán)隊(duì)概況數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)械健康監(jiān)測和診斷的基礎(chǔ)基于機(jī)理和數(shù)字驅(qū)動的的故障診斷與智能聯(lián)鎖管輸動力裝備監(jiān)測診斷工程案例分析基于風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)時(shí)狀態(tài)的智能維護(hù)系統(tǒng) 總結(jié)提綱團(tuán)隊(duì)概況提綱系統(tǒng)動力特性 剛度、阻尼、質(zhì)量響應(yīng)振幅、頻率、相位激勵(lì)故障診斷圖 診斷由響應(yīng)探測原因的逆過程機(jī)械振動故障診斷是由果求因的逆過程。征兆參數(shù)與故障原因并非一一對應(yīng)關(guān)系，是多果（征兆參數(shù)）和多因（故障

8、原因） 的復(fù)雜對應(yīng)關(guān)系。征兆譜S=S1,S2,Sn 原因譜R=R1,R2 Rm 機(jī)器振動故障診斷原理數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)動力特性 剛度、阻尼、質(zhì)量響應(yīng)激勵(lì)故障診斷機(jī)械振動故障診31機(jī)器振動故障診斷重要手段頻譜分析31機(jī)器振動故障診斷重要手段頻譜分析ZZB-1 振動診斷工程軟件包(國家經(jīng)貿(mào)委項(xiàng)目).高速透平機(jī)械故障機(jī)理及診斷方法識別10類56種機(jī)械故障并給出最終的原因人機(jī)對話獨(dú)特的知識規(guī)則和推理模式已在國內(nèi)20多家大中型企業(yè)中應(yīng)用1995年自主開發(fā)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷軟件包ZZB-1 振動診斷工程軟件包(國家經(jīng)貿(mào)委項(xiàng)目).高速透平機(jī)內(nèi)燃機(jī)主要故障種類連桿斷裂失火渦輪增壓器軸承磨損撞缸軸瓦間隙過大潤滑不良軸

9、瓦磨損轉(zhuǎn)子不平衡/ 不對中氣缸爆燃火花塞點(diǎn)火異?；钊h(huán)斷裂缸套嚴(yán)重磨損內(nèi)燃機(jī)監(jiān)測測點(diǎn)類別缸體振動曲軸振動曲軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速渦輪增壓器殼體振動發(fā)動機(jī)爆震潤滑油參數(shù)表1 內(nèi)燃機(jī)故障類別及監(jiān)測測點(diǎn)類別往復(fù)機(jī)主要故障種類氣閥故障活塞桿斷裂連桿螺栓斷裂曲軸斷裂拉缸撞缸大小頭瓦磨損等往復(fù)機(jī)監(jiān)測測點(diǎn)類別缸體振動曲軸振動曲軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速渦輪增壓器殼體振動發(fā)動機(jī)爆震潤滑油參數(shù)表2 往復(fù)機(jī)故障類別及監(jiān)測測點(diǎn)類別內(nèi)燃機(jī)主要故障種類連桿斷裂失火渦輪增壓器軸承磨損撞缸軸瓦間隙準(zhǔn)確性評估 驗(yàn)證方法自學(xué)習(xí)模型故障機(jī)理自動診斷 專家系統(tǒng)實(shí)時(shí)快速、準(zhǔn)確可靠的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測多參數(shù)多特征信息融合及處理標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)邏輯推理及知識規(guī)則故障特征識別故

10、障案例庫故障自動診斷專家系統(tǒng)準(zhǔn)確性評估 驗(yàn)證方法自學(xué)習(xí)模型故障機(jī)理自動診斷 專家系統(tǒng)實(shí)時(shí)多種動設(shè)備診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖多種動設(shè)備診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖專家診斷系統(tǒng)自動診斷結(jié)果專家診斷系統(tǒng)自動診斷結(jié)果20世紀(jì)中葉以來，科學(xué)的研究對象發(fā)生了實(shí)質(zhì)性 擴(kuò)展 科學(xué)研究已從實(shí)驗(yàn)科學(xué)、理論科學(xué)、計(jì)算科學(xué) 進(jìn)入數(shù)據(jù)密集型科學(xué)，數(shù)據(jù)和物質(zhì)、能源一樣是寶貴 的資源。機(jī)械裝備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)分析，是 快準(zhǔn)診斷、精穩(wěn)調(diào)控的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)科學(xué)與工程20世紀(jì)中葉以來，科學(xué)的研究對象發(fā)生了實(shí)質(zhì)性 擴(kuò)展 科學(xué)研究38動力裝備振動故障監(jiān)控的特點(diǎn)溯源診斷-分析診斷：多源激勵(lì) 多場耦合安全評估-標(biāo)準(zhǔn)確定：復(fù)雜工況響應(yīng)多變自愈調(diào)控-

11、振動控制：瞬息突變 結(jié)構(gòu)局限故障預(yù)測-評估預(yù)測：狀態(tài)難測 樣本不足高 質(zhì) 量 監(jiān) 測 數(shù) 據(jù)振動是衡量動力裝備健康狀態(tài)的最主要標(biāo)志 振動監(jiān)測診斷是最可靠最靈敏的技術(shù)手段早期預(yù)警-振動監(jiān)測：微弱信號復(fù)雜路徑38動力裝備振動故障監(jiān)控的特點(diǎn)溯源診斷-分析診斷：多源激勵(lì) 2005年-自主研發(fā)快速寬頻帶同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)FPGA并行處理實(shí)現(xiàn)FFT等實(shí)時(shí)快速計(jì)算故障特征信號毫秒級捕捉(GE Bently是秒級)自主研制航發(fā)試車臺數(shù)采自主研制機(jī)載數(shù)采原理樣機(jī)智能 輸入 模塊中央 處理 模塊智能 輸出 模塊2005年-自主研發(fā)快速寬頻帶同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)FPGA并行自主研發(fā)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)

12、雜、工況多變、振動故障分析復(fù)雜的特點(diǎn)， 采集數(shù)據(jù)質(zhì)量直接決定監(jiān)測診斷效果，高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 指標(biāo)如下：高頻采集：可實(shí)時(shí)獲取寬頻帶動態(tài)數(shù)據(jù)采樣率204.8K，支持分析頻率大于100K.同步采集：確保各參數(shù)同一時(shí)刻獲取，便于診斷。 同步時(shí)間小于1us，同步參數(shù)可100個(gè)以上高動態(tài)范圍：可同時(shí)監(jiān)測微弱信號和高幅值信號以500g加速度傳感器為例，在同一量程下，可同時(shí) 精確監(jiān)測0.01m/s2-5000m/s2。自主研發(fā)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況多變（4）高采集精度：具有低背景噪聲，能捕捉到故障微弱信 號以500g加速度傳感器為例（靈敏度10mv/g)，下圖 為100Hz，0.0

13、1m/s2振動下（等效峰值電壓10uV），采集設(shè)備 采集的FFT圖譜：自主研發(fā)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)（4）高采集精度：具有低背景噪聲，能捕捉到故障微弱信 號自主離報(bào)警點(diǎn)越遠(yuǎn) 數(shù)據(jù)密度則稀疏報(bào)警點(diǎn)附近則高密度采集（MS）實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)與B&K等便 攜式檢測儀器用途區(qū)別很大振動異常信號瞬態(tài)捕捉與壓縮感知技術(shù)離報(bào)警點(diǎn)越遠(yuǎn) 數(shù)據(jù)密度則稀疏報(bào)警點(diǎn)附近則實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)與BGTXX000 燃?xì)廨啓C(jī)傳動齒輪箱共振預(yù)警轉(zhuǎn)速為2570rpm主導(dǎo)頻率 約為43Hz監(jiān)測到齒輪 共振發(fā)生！艦艉 方向避免了0XX驅(qū)逐艦動力裝置“帶病”列裝。預(yù)警發(fā)生共振的傳動齒輪箱GTXX000 燃?xì)廨啓C(jī)傳動齒輪箱共振預(yù)警轉(zhuǎn)速為

14、主導(dǎo)頻率 約44中國航發(fā)某所殲XXX發(fā)動機(jī)附件齒輪箱共振分析采用自主研發(fā)的在線監(jiān)測系統(tǒng)，捕捉到齒輪箱共振現(xiàn)象。 通過階次瀑布圖分析，發(fā)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的35階和37階頻率成 分幅值呈迅速增大再減小的趨勢，且具有高度重復(fù)性。35階37階齒輪傳動系統(tǒng)故障預(yù)警與診斷44中國航發(fā)某所殲XXX發(fā)動機(jī)附件齒輪箱共振分析齒輪傳動系統(tǒng)自主研發(fā)監(jiān)測診斷系統(tǒng)在XXXX廠試車臺架應(yīng)用2017年，國內(nèi) 首次在航發(fā)試車臺上 安裝自主研制的數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高 速寬頻帶振動及性能 參數(shù)同步采集。與606所合作， 研制出燃?xì)廨啓C(jī)試車 臺監(jiān)測診斷系統(tǒng)。某廠航空發(fā)動機(jī)試車臺 控制室振動參數(shù)監(jiān)測界面自主研制的高速寬頻帶數(shù)采器性

15、能參數(shù)監(jiān)測界面自主研發(fā)監(jiān)測診斷系統(tǒng)在XXXX廠試車臺架應(yīng)用2017年，國內(nèi)基于測點(diǎn)、時(shí)間、故障敏感參數(shù)三維度的故障自動診斷方法趨勢多測點(diǎn)多參數(shù)基于測點(diǎn)、時(shí)間、故障敏感參數(shù)三維度的故障自動診斷方法趨勢多測發(fā)動機(jī)概貌圖可同步實(shí)時(shí)顯示發(fā)動機(jī)主機(jī)7個(gè)振動參數(shù)和相關(guān)個(gè)熱工參數(shù)*F發(fā)動機(jī)多參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測概貌圖發(fā)動機(jī)概貌圖*F發(fā)動機(jī)多參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測概貌圖上圖：七個(gè)振動測點(diǎn)趨勢（前水、前垂、中水、中垂、中軸、后水、后垂）中圖：溫度趨勢（低壓渦輪后氣體溫度、燃燒室前空氣溫度、發(fā)動機(jī)進(jìn)口空氣溫度）下圖：壓力趨勢（燃燒室入口空氣靜壓、低壓壓氣機(jī)后空氣總壓、低壓渦輪后氣體總壓）振動加速 度特征值溫度動態(tài)壓力振動加速度特征

16、值與溫度、壓力同步變化趨勢圖上圖：七個(gè)振動測點(diǎn)趨勢（前水、前垂、中水、中垂、中軸、后水、數(shù)據(jù)的采集 與傳播機(jī)群的“經(jīng)驗(yàn)”標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù)R&D健康監(jiān)測系統(tǒng)升 級更新健康監(jiān)測數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)安裝的健康 監(jiān)測系統(tǒng)反 饋是大數(shù)據(jù) 問題機(jī)器結(jié)構(gòu) 運(yùn)行負(fù)荷 維修檢測報(bào)告.基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的故障診斷專家系統(tǒng)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的采集 與傳播機(jī)群的“經(jīng)驗(yàn)”標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù)R&D健康監(jiān)測基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的故障診斷專家系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的700臺 壓縮機(jī)組，共10500多個(gè)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)和歷 史數(shù)據(jù)在云平臺上實(shí)時(shí)處理；每 天 產(chǎn) 生 的 數(shù) 據(jù) 量 ： 105

17、00*25.6K*60*60*24 = 23T每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量：23T*365 = 8395T在多年積累的上萬T的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)出1231個(gè)實(shí)際故障案例故障數(shù)據(jù)庫對診斷排故和研發(fā)設(shè)計(jì)是寶貴資源， 多年來我國動力裝備丟失大量數(shù)據(jù)！基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的故障診斷專家系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心實(shí)時(shí)在線監(jiān)測故障案例大數(shù)據(jù)庫及診斷準(zhǔn)確率案例類型實(shí)際故案例總和準(zhǔn)確不準(zhǔn)確準(zhǔn)確率透平類實(shí)際故障150143795.3%往復(fù)類實(shí)際故障4113892294.6%故障案例統(tǒng)計(jì)2009-12年2013年2014年2015年2016年2017年2018年離心機(jī)組19124046454854泵23152732557780往復(fù)機(jī)組39251

18、07118133146130年度總和8152174196233271264累計(jì)總和81133307503736100712312009年以來積累的數(shù)萬T的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)出1231個(gè)實(shí)際故障案例51故障案例大數(shù)據(jù)庫及診斷準(zhǔn)確率案例類型實(shí)際故案例總和準(zhǔn)確不準(zhǔn)確基于壓縮機(jī)智能振動聯(lián)鎖技術(shù)的故障狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)GE Bently 3500系統(tǒng)挑戰(zhàn)單靠緊急停機(jī)聯(lián)鎖保 機(jī)組安全的現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法快準(zhǔn)判別是智能聯(lián)鎖的關(guān)鍵振動閾值（振動閾值）12000vimcNA 25.4透平壓縮機(jī)組通用振動聯(lián)鎖保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)ISO10439API617基于壓縮機(jī)智能振動聯(lián)鎖技術(shù)的故障狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)GE Bently離心壓縮機(jī)智能聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)驗(yàn)往復(fù)壓

19、縮機(jī)智能聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)驗(yàn)i-ESDGE Bently 3500完善自動 診斷專家 系統(tǒng)完善無量 綱故障指 數(shù)體系研制智能 聯(lián)鎖保護(hù) 嵌入式系 統(tǒng)樣機(jī)自主研 發(fā)預(yù)期典型故障早期預(yù)警 率達(dá)90%以上預(yù)期故障停車率降 低10%以上離心/往復(fù)壓縮機(jī)智能聯(lián)鎖驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺離心壓縮機(jī)智能聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)驗(yàn)往復(fù)壓縮機(jī)智能聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)驗(yàn)i-ES智能聯(lián)鎖保護(hù)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證智能聯(lián)鎖保護(hù)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)概況數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)械健康監(jiān)測和診斷的基礎(chǔ)基于機(jī)理和數(shù)字驅(qū)動的的故障診斷與智能聯(lián)鎖管輸動力裝備監(jiān)測診斷工程案例分析基于風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)時(shí)狀態(tài)的智能維護(hù)系統(tǒng) 總結(jié)提綱團(tuán)隊(duì)概況提綱壓氣機(jī)、泵等動力裝備是油氣長輸管線的心臟我國現(xiàn)有70的石油和99的

20、天然氣通過管道 運(yùn)輸。天然氣長輸管線每隔上百公里就得建設(shè)一個(gè)由 多臺壓縮機(jī)組構(gòu)成的壓氣站。由壓縮機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和 燃?xì)廨啓C(jī)組成的壓縮機(jī)組如同跳動的“心臟”，通過 加壓，保證天然氣的長距離輸送。56壓氣機(jī)、泵等動力裝備是油氣長輸管線的心臟我國現(xiàn)有70的石油壓縮機(jī)無監(jiān)測預(yù)警：重大事故時(shí)有發(fā)生爆炸事故現(xiàn)場壓縮機(jī)無監(jiān)測預(yù)警：重大事故時(shí)有發(fā)生爆炸事故現(xiàn)場故障類型監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警故障， 及時(shí)檢修無監(jiān)測系統(tǒng)， 故障惡 化故障導(dǎo)致著火爆炸惡 性事故氣閥閥片斷裂更換氣閥， 檢修費(fèi)用0.5萬-1萬元閥片掉落缸體，拉缸、 撞缸， 檢修費(fèi)用超過30萬元無法估量支撐環(huán)磨損更換環(huán)件，檢修費(fèi) 用小于3萬元活塞磨損、拉缸， 檢 修

21、費(fèi)用30-50萬元無法估量活塞桿緊固元件松動更換緊固元件， 檢修 費(fèi)用小于3萬元活塞桿斷裂、撞缸， 檢修費(fèi)用超過50萬元無法估量連桿大小頭瓦磨損更換連桿瓦， 檢修費(fèi) 用小于3萬元連桿螺栓斷裂、撞缸、 曲軸磨損， 檢修費(fèi)用 超過100萬元無法估量進(jìn)口中高壓臨氫類往復(fù)壓縮機(jī)典型故障及不同情況下的檢維修費(fèi)用情況監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警故障， 及時(shí)檢修無監(jiān)測系統(tǒng)， 故障惡 化故障導(dǎo)致往復(fù)壓縮機(jī)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)多數(shù)往復(fù)壓縮機(jī)械以前沒有監(jiān)測系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)多數(shù)往復(fù)壓縮機(jī)械以前沒有監(jiān)測系統(tǒng)SdyXY鍵 相LRyTDCBDCBCrdx往復(fù)壓縮機(jī)故障及活塞桿軸位移軌跡監(jiān)測3維監(jiān)測活塞干軸位移軌跡SdyXY鍵 相LRyTD

22、CBDCBCr往復(fù)壓縮機(jī)故障及活塞Traditional 2D monitoring基于3維軸心軌跡的監(jiān)測的故障診斷技術(shù)3維 軸心軌跡監(jiān)測Traditional 2D monitoring基于3維軸Semi-automatic diagnosis of reciprocating compressor通過示功圖早期診斷氣閥故障Semi-automatic diagnosis of re往復(fù)壓縮機(jī)與燃?xì)獍l(fā)動機(jī)監(jiān)測診斷系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)與燃?xì)獍l(fā)動機(jī)監(jiān)測診斷系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng)概要圖.2011年12月26日，監(jiān)測中心發(fā)現(xiàn)某石化公司一臺往 復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿故障，通知了該壓縮機(jī)的負(fù)責(zé)人，6小時(shí)后壓縮機(jī)停機(jī)

23、。避免了氫氣泄漏爆炸事故！診斷案例 1往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿故障遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng)概要圖.2011年12月26日，監(jiān)測中心發(fā)現(xiàn)12月26日00:00，遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)觸發(fā) 警報(bào)。上午6:00，壓縮機(jī)停車！活塞桿已斷裂，但卻避免 了氫氣泄漏爆炸事故！診斷案例 1往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿故障12月26日00:00，遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)觸發(fā) 警報(bào)。上午6:00診斷案例2 往復(fù)壓縮機(jī)活塞斷裂2014年4月12日，發(fā)現(xiàn)往復(fù)壓縮機(jī)組異常，提醒某石化用戶注意活塞組 件工作狀態(tài)，建議停車檢修；2014年4月13日，現(xiàn)場及時(shí)聽取化大建議停車，開缸檢查：發(fā)現(xiàn)活塞存 在裂紋，提前預(yù)防了活塞斷裂、撞缸事故；診斷案例2 往復(fù)壓縮機(jī)活塞斷裂

24、2014年4月12日，發(fā)現(xiàn)往復(fù)診斷案例2 往復(fù)壓縮機(jī)活塞斷裂診斷案例2 往復(fù)壓縮機(jī)活塞斷裂診斷案例 3 高危泵泄漏火災(zāi)事故2014年1月3日，發(fā)現(xiàn)機(jī)組異常，提醒某石化用戶注意機(jī)泵軸承、密封等工作狀態(tài)，建議停車檢修，但用戶認(rèn)為現(xiàn)場未聽到噪聲，不采納診斷建議，12日發(fā)生火災(zāi)事故。診斷案例 3 高危泵泄漏火災(zāi)事故2014年1月3日，發(fā)現(xiàn)機(jī)組1月3日，遠(yuǎn)程監(jiān)測 系統(tǒng)觸發(fā)警報(bào)并將 警報(bào)郵件發(fā)送到該 泵的管理人員。1月12日，易燃介質(zhì)發(fā)生泄 漏，該泵起火！診斷案例 3 高危泵泄漏火災(zāi)事故加速度高頻能量增長導(dǎo)致1月3日高頻特 征報(bào)警1月3日，遠(yuǎn)程監(jiān)測 系統(tǒng)觸發(fā)警報(bào)并將 警報(bào)郵件發(fā)送到該 泵的實(shí)施55臺高危泵

25、在線監(jiān)測+報(bào)警驅(qū)動流程， 近四年來未再有機(jī)泵安全事故發(fā)生！2014年9月20日，P1013B預(yù)警及時(shí)檢修軸承，未造成故障擴(kuò)大診斷案例 3 高危泵泄漏火災(zāi)事故實(shí)施55臺高危泵在線監(jiān)測+報(bào)警驅(qū)動流程， 近四年來未再有機(jī)泵診斷案例 4 泵振動故障預(yù)警診斷案例 4 泵振動故障預(yù)警軸承內(nèi)圈故障對應(yīng)的特 征頻率總值顯著增高！報(bào)警調(diào)度及時(shí)安排檢修 發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈疲勞剝落更換， 泵恢復(fù)正常。診斷案例 4 泵振動故障預(yù)警軸承內(nèi)圈故障對應(yīng)的特 征頻率總值顯著增高！報(bào)警調(diào)度及時(shí)安73機(jī)械故障：軸承-密封損壞引發(fā)火災(zāi)（8.17）73機(jī)械故障：軸承-密封損壞引發(fā)火災(zāi)（8.17）視頻圖像泄漏監(jiān)測子系統(tǒng)視頻圖像泄漏監(jiān)測子系統(tǒng)

26、視頻圖像泄漏監(jiān)測子系統(tǒng) 模擬泄漏效果圖液態(tài)泄漏汽態(tài)泄漏采用自主開發(fā)的核反應(yīng)堆一回路泄漏監(jiān)測的人工智 能模式識別技術(shù)，對攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)（灰度、彩 色、紅外）以每秒5-10幀的速度進(jìn)行快速分析。支持聲光、短信、郵件等報(bào)警通知方式，分為：正 常、泄漏、嚴(yán)重泄漏、著火四個(gè)報(bào)警等級。武漢105所測試視頻圖像泄漏監(jiān)測子系統(tǒng) 模擬泄漏效果圖液態(tài)泄漏汽態(tài)泄漏采用自30 個(gè)傳感器30 個(gè)傳感器曲軸箱振動測點(diǎn)齒輪箱振動測點(diǎn)缸體振動測點(diǎn)曲軸箱振動測點(diǎn)齒輪箱振動測點(diǎn)缸體振動測點(diǎn)提前三天報(bào)警圖第一次故障：凸輪軸齒輪斷裂 提前3天預(yù)警， 未被采納故障時(shí)振動變化圖斷齒位置提前三天報(bào)警圖第一次故障：凸輪軸齒輪斷裂 提前

27、3天預(yù)警， 第二次故障：中間齒輪固定螺栓斷裂故障時(shí)振動變化圖故障發(fā)生40分鐘后停機(jī)此處為螺栓已斷裂第二次故障：中間齒輪固定螺栓斷裂故障時(shí)振動變化圖故障發(fā)生40第三次故障凸輪軸齒輪斷裂故障，固定螺栓松動故障發(fā)生4分鐘后停機(jī)螺栓能手動轉(zhuǎn)動第三次故障凸輪軸齒輪斷裂故障，固定螺栓松動故障發(fā)生4分鐘后停航空發(fā)動機(jī)軸承損傷狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)示原理與方法000.150.10.050.20.250.30.350.450.4X: 181.3Y: 0.400250100150200250300350400450500f (Hz)A)2s/m (*廠航空發(fā)動機(jī)試驗(yàn)器振動信號譜圖5#中介軸承外 圈故障特征頻 率航空發(fā)動機(jī)軸

28、承損傷狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)示原理與方法000.150.2大功率艦用燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)測診斷系統(tǒng)與中國某研究所合作，開發(fā)了用于大功率艦用燃機(jī)（在研）的健康監(jiān)測 系統(tǒng)，具備振動、性能等參數(shù)同步測試分析及故障診斷功能，且已經(jīng)在試車 臺上開展了試用。監(jiān)測的GTXX000燃?xì)廨啓C(jī)及健康監(jiān)測系統(tǒng)82燃機(jī)監(jiān)測診斷裝置監(jiān)測界面大功率艦用燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)測診斷系統(tǒng)與中國某研究所合作，開發(fā)了用于機(jī)組狀態(tài)和熱工多參數(shù)同步采集對確保診斷準(zhǔn)確率十分必要燃?xì)廨啓C(jī)-壓縮機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)測診斷系統(tǒng)機(jī)組狀態(tài)和熱工多參數(shù)同步采集對確保診斷準(zhǔn)確率十分必要燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)性能模型規(guī)則1低壓壓氣機(jī)性能故障推理 規(guī)則2高壓壓氣機(jī)性能故障推理 規(guī)則3燃燒室或渦輪性能

29、故障推理燃?xì)廨啓C(jī)性能模型規(guī)則1低壓壓氣機(jī)性能故障推理 規(guī)則2低壓壓氣機(jī)性能故障推理理論值實(shí)測值低壓壓氣機(jī)出口壓力理論值與實(shí)測值對比低壓壓氣機(jī)性能故障推理理論值實(shí)測值低壓壓氣機(jī)出口壓力理論值與燃?xì)廨啓C(jī)振動監(jiān)測葉片故障壓氣機(jī)、渦輪葉片類故障加速度頻譜壓氣機(jī)葉片頻率葉片故障特征頻率燃?xì)廨啓C(jī)振動監(jiān)測葉片故障壓氣機(jī)、渦輪葉片類故障加速度頻譜壓氣燃?xì)廨啓C(jī)振動監(jiān)測軸承故障壓氣機(jī)渦輪軸承類故障加速度包絡(luò)頻譜軸承故障特征頻率高壓壓氣機(jī)工頻動力渦輪工頻低壓壓氣 機(jī)工頻速 度 位 移 頻 譜壓 氣 機(jī) 渦 輪轉(zhuǎn) 子 類 故 障燃?xì)廨啓C(jī)振動監(jiān)測軸承故障壓氣機(jī)渦輪軸承類故障加速度包絡(luò)頻譜軸某型燃?xì)廨啓C(jī)葉片斷裂故障燃機(jī)左

30、前支腿處水平垂直：TV1H/TV1V 燃機(jī)右前支腿處水平垂直：TV2H/TV2V2016年10月19日11:03:43 ，監(jiān)測系統(tǒng)捕捉到某型大功率燃 氣輪機(jī)前支腿測點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)振 動值突增現(xiàn)象，系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警。振動參數(shù)性能參數(shù)多源信號同步采集， 時(shí)間精確對齊多參數(shù)同步分析技術(shù)某型燃?xì)廨啓C(jī)葉片斷裂故障燃機(jī)左前支腿處水平垂直：TV1H/T051015202512345678910 11 12 13 14第1級葉片通過頻率 第2級葉片通過頻率 第3級葉片通過頻率 第4級葉片通過頻率 第5級葉片通過頻率 第6級葉片通過頻率 第7級葉片通過頻率 第8/9級葉片通過頻率 系列9某型燃?xì)廨啓C(jī)低壓葉片斷裂故障特征

31、故障發(fā)生時(shí)頻譜卸載后頻譜高壓壓氣 機(jī)1X高壓壓氣 機(jī)1X低壓壓氣 機(jī)1X低壓壓 氣機(jī)1X故障特征1 振動突然升高故障特征2 葉片通過頻率波動故障特征3 降速后低壓壓氣機(jī)同頻振幅無明顯下降051015202512345678910某型燃?xì)廨啓C(jī)低壓葉片斷裂故障特征低壓壓氣做功能力降低，為維持負(fù)載不變，迫使高壓壓氣機(jī)提高做功。高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速故障特征4 高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速明顯上升診斷：低壓壓氣機(jī)第1,6,7,8/9級葉片可能存在斷裂故障?，F(xiàn)場孔探發(fā)現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)子第8級葉片存在斷裂情況，燃機(jī)返廠。監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)報(bào)警，避免了更多的葉片掉落等可能的損失擴(kuò)大。某型燃?xì)廨啓C(jī)低壓葉片斷裂故障特征低壓壓氣做功能力降低，為維持

32、燃?xì)廨啓C(jī)喘振故障監(jiān)測分析 自動靈敏捕捉振動快變信號系統(tǒng)報(bào)警0.1s瞬時(shí)快速波動低壓壓氣機(jī)1X高壓壓 氣機(jī)1X2018年5月23日11:19:18 ，在加載 過程中，監(jiān)測系統(tǒng)捕 捉到低壓壓氣機(jī)側(cè)出 現(xiàn)0.1秒振動快速波 動現(xiàn)象，系統(tǒng)及時(shí)報(bào) 警。低壓壓氣 機(jī)0.15X動渦1X低壓壓氣機(jī)動態(tài)壓力 信號出現(xiàn)明顯波動及時(shí)預(yù)警避免了喘振故 障擴(kuò)大進(jìn)而損傷軸承、密封 等嚴(yán)重?fù)p失。燃?xì)廨啓C(jī)喘振故障監(jiān)測分析 自動靈敏捕捉振動快變信號系統(tǒng)報(bào)警0燃?xì)廨啓C(jī)碰摩故障分析 未超過固定報(bào)警限的故障征兆自動捕捉2018年5月21日14:06:43 ，在減載過程中，捕捉到動力渦輪支撐機(jī)匣通頻 振值瞬時(shí)突跳現(xiàn)象，系統(tǒng)觸發(fā)智能預(yù)警

33、。現(xiàn)場技術(shù)人員，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為是 高壓壓氣機(jī)動靜碰摩，但我方人員判斷認(rèn)為是動渦部位碰摩。孔探核實(shí)：動力 渦輪葉片有打傷痕跡。避免了碰摩故障惡化，打傷葉片等嚴(yán)重事故。固定報(bào)警限系統(tǒng)報(bào)警動渦1X動渦2X動渦3X30ms沖擊40ms沖擊瞬時(shí)通頻振值瞬時(shí)突跳燃?xì)廨啓C(jī)碰摩故障分析 未超過固定報(bào)警限的故障征兆自動捕捉20團(tuán)隊(duì)概況數(shù)據(jù)化網(wǎng)絡(luò)化是機(jī)械健康監(jiān)測和診斷的基礎(chǔ)基于機(jī)理和數(shù)字驅(qū)動的的故障診斷與智能聯(lián)鎖管輸動力裝備監(jiān)測診斷工程案例分析基于風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)時(shí)狀態(tài)的智能維護(hù)系統(tǒng) 總結(jié)提綱團(tuán)隊(duì)概況提綱中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)可視化管理模塊中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)可視化管理模塊95中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)腐蝕探針監(jiān)測系統(tǒng)95中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)腐蝕探針監(jiān)測96中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)腐蝕探針監(jiān)測系統(tǒng)96中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)腐蝕探針監(jiān)測97中國海油FPSO海上平臺RBI管理系統(tǒng)RBI風(fēng)險(xiǎn)篩選矩陣圖