TCSNAME 057-2023 船用設(shè)備智能集 成與遠程運維系統(tǒng) 第1部分：狀態(tài)監(jiān)測

ICS47.020.01CCSU90團 體 標 準T/CSNAME057—20231IntelligentintegrationandremoteoperationandmaintenanceofmarineequipmentPart1:Conditionmonitoring2023-05-24發(fā)布 2023-08-24實施中國造工程會 發(fā)布T/CSNAME057T/CSNAME057—2023II前 言本文件按照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。本文件是《船用設(shè)備智能集成與遠程運維系統(tǒng)》的第1部分。本文件主要起草人：王獻忠、張瑞、李和林、張興龍、俞伯正、范愛龍、盧明劍、趙涵丞、李果、儲蘭芳、齊文超、居嘯天、孫杰。T/CSNAME057T/CSNAME057—2023IIII引 言13——3——系統(tǒng)集成標準，包含《船用設(shè)備智能集成原則與要求》《船用設(shè)備信息集成平臺通用技術(shù)要求》《船用設(shè)備遠程運維系統(tǒng)接入要求》3項標準，對船用設(shè)備智能集成系統(tǒng)的搭建提出了要求?！?與遠程運維系統(tǒng)第345——維系統(tǒng)第52T/CSNAME057T/CSNAME057—2023PAGEPAGE1船用設(shè)備智能集成與遠程運維系統(tǒng)第1部分：狀態(tài)監(jiān)測范圍本文件適用于船用設(shè)備智能集成與遠程運維系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。（GB/T37393-2019數(shù)字化車間通用技術(shù)要求GB/T37942-2019生產(chǎn)過程質(zhì)量控制設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測ISO10816（所有部分）機械振動通過非轉(zhuǎn)動部件上的測量對機器振動的評估（Mechanicalvibration—Evaluationofmachinevibrationbymeasurementsonnon-rotating）ISO13373-1機器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷機器的振動監(jiān)測第1部分：機器的振動狀態(tài)監(jiān)測程序（Conditionmonitoringanddiagnosticsofmachines—Vibrationconditionmonitoring—Part1:Generalprocedures）ISO14830-1機器狀態(tài)監(jiān)測與診斷基于摩擦學(xué)的監(jiān)測與診斷第1部分：總則（Conditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesystems—Tribology-basedmonitoringanddiagnostics—Part1:Generalrequirementsandguidelines）GB/T37393-2019界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。聚合 aggregation對復(fù)雜設(shè)備或系統(tǒng)狀態(tài)和趨勢監(jiān)測數(shù)據(jù)進行選取、加權(quán)、分析、判別、歸類,從而獲得設(shè)備或系統(tǒng)狀態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化過程。[來源GB/T37942-2019,3.1]基線據(jù) baselinedata在各種過程中正常狀態(tài)下,設(shè)備特征值允許比較計算或測量的基準值。[來源GB/T37942-2019,3.2]數(shù)據(jù)集 dataacquisition通過傳感器或系統(tǒng)，檢測與收集設(shè)備狀態(tài)信息的過程。數(shù)據(jù)處理 datapreprocessing對數(shù)據(jù)采集獲得的信息進行預(yù)處理、特征分析,從而獲得表征設(shè)備狀態(tài)特征的數(shù)據(jù)。主要處理方法包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成，數(shù)據(jù)變換等。[來源GB/T37942-2019,5.1]狀態(tài)測 conditionmonitoring在設(shè)備運行中，對特定的特征信號進行檢測、變換、記錄、分析處理并顯示與記錄的一系列操作，是設(shè)備運維的基礎(chǔ)。閾值 threshold設(shè)備特征值的參考臨界值。[來源GB/T37942-2019,3.6]————————————————————————————————————————————管理、控制、操作、運維系統(tǒng)調(diào)整……————————處理————————————————————————————————————處理————————————————————————————決策支持聚合判別閾值識別狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)聚合判別閾值識別

———— 數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理————————————————————————————————————————————狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備(舵角指示器、風(fēng)速風(fēng)狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備(舵角指示器、風(fēng)速風(fēng)向儀……)設(shè)備及系統(tǒng)————————————————————————————————————————————注1：關(guān)聯(lián)環(huán)境的狀態(tài)與過程信息；狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備主要提供船體或系統(tǒng)狀態(tài)情況。注2：閾值/聚合判別與決策支持是對設(shè)備狀態(tài)表征數(shù)據(jù)進行處理,獲得設(shè)備狀態(tài)判別結(jié)果的方法。注3：信息輸出與顯示是將設(shè)備狀態(tài)判別結(jié)果輸出至設(shè)備顯示模塊，或輸出至相關(guān)管理、控制、運維、操作等系統(tǒng)。圖1 設(shè)備態(tài)測統(tǒng)構(gòu)2PROFIBUS、CC-LINKMODBUSCANOPCUAPROFINET、ModbusTCPEthernet/IPEtherCAT、POWERLINK（WIA-FA、WIA-PA）、WIFI3G/4G/5G云系統(tǒng)岸端設(shè)備集成及遠程運維系統(tǒng)云系統(tǒng)岸端設(shè)備集成及遠程運維系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)船載設(shè)備智能集成及運維系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)船載設(shè)備智能集成及運維系統(tǒng)電子轉(zhuǎn)運設(shè)備...電子轉(zhuǎn)運設(shè)備...鍋爐常溫泵閥舵機起錨機PLC鍋爐常溫泵閥舵機起錨機圖2 狀態(tài)測絡(luò)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)滿足以下要求：可監(jiān)測嗎？是決策支持（決策模型與算法、預(yù)警準則）可監(jiān)測嗎？是決策支持（決策模型與算法、預(yù)警準則）數(shù)據(jù)處理（預(yù)處理、閾值/聚合判別）明確監(jiān)測對象運維策略制定與設(shè)計否選擇合適的監(jiān)測方案（監(jiān)測參數(shù)、測點、方法）數(shù)據(jù)采集開始開始不需要處信息輸出與顯示信息輸出與顯示進行診斷與預(yù)報否超過預(yù)警是理的數(shù)據(jù)結(jié)束圖3 狀態(tài)否超過預(yù)警是理的數(shù)據(jù)結(jié)束設(shè)備狀態(tài)是依據(jù)若干反映設(shè)備狀態(tài)特征的數(shù)據(jù)進行預(yù)測與判斷,設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的選擇原則為：注：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源：開機率、主軸運轉(zhuǎn)率、主軸負載率,設(shè)備運行率、故障率、設(shè)備綜合效率（OEE）、全生命周期履歷統(tǒng)計數(shù)據(jù)等；管理數(shù)據(jù)包含設(shè)備開關(guān)機﹑故障報警記錄等。傳感器的數(shù)據(jù)：主要包括電壓、電流﹑位置（行程）、溫度、壓力、液位、振動等。狀態(tài)監(jiān)視裝備的數(shù)據(jù)：提供船體或系統(tǒng)狀態(tài)情況的數(shù)據(jù)，如：舵角指示器數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向儀數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)的采集方法有人工輸入采集和自動采集兩種。對于無連續(xù)監(jiān)測要求或自動采集困難的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采取人工輸入。至實時監(jiān)測，按指定方法自動篩選與處理。對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能采取自動采集方式。（）數(shù)據(jù)采集間隔應(yīng)考慮監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化及設(shè)備所處生命周期階段，采集時間間隔應(yīng)當滿足遠程運維系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的要求。數(shù)據(jù)采集速率應(yīng)能在工況改變前捕捉到完整的數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)采集記錄至少應(yīng)包括以下信息：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理流程與步驟如圖4所示。中間數(shù)據(jù)原始測量值狀態(tài)表征數(shù)據(jù)信號 特征中間數(shù)據(jù)原始測量值狀態(tài)表征數(shù)據(jù)預(yù)理 分析注1：當設(shè)備被測量為靜態(tài)量(比如溫度、液位等)時,需依據(jù)信號與干擾情況，進行線性化或非線性化處理，以及濾應(yīng)變等)時，可依據(jù)需求進行幅值域分析，時域分析與頻譜分析等。注2：設(shè)備被測量：能經(jīng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器采集,并與設(shè)備狀態(tài)特征值產(chǎn)生確定映射且可溯源的數(shù)據(jù)；注3：原始測量值：經(jīng)傳感器信號采集未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)；注4：號的數(shù)據(jù)；注5：狀態(tài)表征數(shù)據(jù)：中間數(shù)據(jù)經(jīng)特征提取后能表征設(shè)備狀態(tài)特征的數(shù)據(jù)。圖4 數(shù)據(jù)處流與驟預(yù)警ISO13373-1ISO10816（）ISO14830-1。5注1：M為被監(jiān)測設(shè)備特征值變化曲線，R為正常運行的基線數(shù)據(jù)，thA為上限閾值，thB為下限閾值，δ為閾值thA、thBRa)的閾值thAthBb)的閾值thAthBR的偏差值；注4：圖5c)的閾值thA、thB為相對于動態(tài)變化的基線數(shù)據(jù)R的偏差值。圖5 閾值用式當設(shè)備特征值變化在設(shè)定的閾值或閾值函數(shù)范圍之內(nèi),設(shè)備正常運行；當設(shè)備特征值超出設(shè)趨勢分析：對設(shè)備進行定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測﹐可獲得有關(guān)設(shè)備狀態(tài)變化的趨