故障預(yù)警系統(tǒng)

1、故障預(yù)警系統(tǒng),演講人：孫猛,目 錄,概述 傳統(tǒng)軟件同預(yù)警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、路線及范圍,名稱：Failure Prognostic System（FPS）故障預(yù)警系統(tǒng),工作方法采集設(shè)備所有測(cè)點(diǎn)的海量歷史數(shù)據(jù)建立模型計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)估值比較實(shí)際值和預(yù)估值的偏差，異常時(shí)產(chǎn)生預(yù)警,概述 FPS系統(tǒng)運(yùn)用保存在企業(yè)基礎(chǔ)信息系統(tǒng)中（DCS、廠級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等）的設(shè)備原始海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘技

2、術(shù)中的多元回歸、主分量分析等技術(shù)，在相似性理論支持下，轉(zhuǎn)化成動(dòng)態(tài)的設(shè)備在線模型。將動(dòng)態(tài)設(shè)備模型計(jì)算生成的實(shí)時(shí)預(yù)估值和設(shè)備測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)布設(shè)備早期故障狀態(tài)預(yù)警。,概述,,故障預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，預(yù)知設(shè)備異常，在設(shè)備損壞前，提前數(shù)周進(jìn)行預(yù)警，使專業(yè)人員有充足的時(shí)間進(jìn)行狀態(tài)檢修。,,必要性,目 錄,概述、必要性 預(yù)警系統(tǒng)同傳統(tǒng)方法比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、路線及范圍,傳統(tǒng)方法與

3、FPS動(dòng)態(tài)預(yù)警比較,,,,,設(shè)備正常狀態(tài),設(shè)備劣化狀態(tài),設(shè)備故障,因?yàn)楝F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段觀測(cè)不到設(shè)備的劣化狀態(tài)，不能對(duì)歷史數(shù)據(jù)和設(shè)備工況進(jìn)行分析，觸發(fā)報(bào)警時(shí)已太晚！,,故障開始,設(shè)備正常狀態(tài),開始劣化,,,現(xiàn)有的傳感器觀測(cè)設(shè)備看起來一直正常,,,損失,設(shè)備損壞或非停,未發(fā)現(xiàn)設(shè)備劣化狀態(tài),,報(bào)警,,直到故障發(fā)生，才報(bào)警,,傳統(tǒng)方法,傳統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)的故障生命周期,預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，針對(duì)設(shè)備建立個(gè)性化高保真的模型，從系統(tǒng)上線時(shí)開

4、始監(jiān)測(cè),,,,,,,設(shè)備劣化狀態(tài),捕捉故障早期征兆，觸發(fā)預(yù)警發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,分析,通知,解決,機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài),預(yù)見性分析使電廠可以主動(dòng)維護(hù)設(shè)備，節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，避免了設(shè)備損壞及機(jī)組非停等嚴(yán)重?fù)p失。,,,設(shè)備正常狀態(tài),開始劣化,,,,,提前預(yù)知性檢修，設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)，避免了設(shè)備損壞和非計(jì)劃停機(jī),,觸發(fā)預(yù)警,檢修完成,預(yù)警系統(tǒng),引入預(yù)警 - 預(yù)見性分析模式,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預(yù)警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用

5、 原理 工作流程、路線及范圍,案例分析 - 凝泵電機(jī)軸承溫度過高案例,,,,,,01/01—02/20設(shè)備正常狀態(tài),02/20—03/20劣化低頻狀態(tài),03/20—04/01劣化高頻狀態(tài),04/01凝泵A跳泵設(shè)備損壞,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承振動(dòng),1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度1,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度2,1#機(jī)組凝泵A電流,,,,沒有故障預(yù)警系統(tǒng)時(shí)故障觸發(fā)及處理方式,,,,熱工定值（固定報(bào)警）,,沒有預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，設(shè)備一直運(yùn)

6、行，直到4月1日，電機(jī)軸承溫度超過熱工定值90度，凝泵A跳泵，造成了設(shè)備損壞，甚至有可能引起機(jī)組非停。,只監(jiān)視單一測(cè)點(diǎn)，與其他測(cè)點(diǎn)無關(guān)聯(lián),2月21日,4月1日,從2月21日到4月1日的劣化狀態(tài)未被發(fā)現(xiàn),,,,,,02/20—03/20劣化低頻狀態(tài),03/20—04/01劣化高頻狀態(tài),04/01凝泵A跳泵設(shè)備損壞,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承振動(dòng),1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度1,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度2,1#機(jī)組凝泵A電流,,,預(yù)警系

7、統(tǒng)于1月1日正式上線，監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),熱工定值（固定報(bào)警）,,01/01—02/20設(shè)備正常狀態(tài),故障預(yù)警系統(tǒng)上線后故障觸發(fā)及處理方式,,,,預(yù)警系統(tǒng)綜合所有測(cè)點(diǎn)建立模型，可以自定義觀察、監(jiān)視設(shè)備任意測(cè)點(diǎn)信息,,,,,,,,,01/01—02/20設(shè)備正常狀態(tài),02/20—03/20劣化低頻狀態(tài),03/20—04/01劣化高頻狀態(tài),04/01凝泵A跳泵設(shè)備損壞,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承振動(dòng),1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度1,1

8、#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度2,1#機(jī)組凝泵A電流,熱工定值（固定報(bào)警）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2月21日分析人員發(fā)現(xiàn)凝泵A電機(jī)軸承溫度1，2，振動(dòng)，電流出現(xiàn)預(yù)警。觀察趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)能夠正常跟蹤，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查后，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備損壞，數(shù)值在正常范圍內(nèi)，確認(rèn)預(yù)警事件，建議延期觀察。,2月21日,,其后，在2月21日到3月20日之間多次發(fā)現(xiàn)預(yù)警產(chǎn)生，但現(xiàn)場(chǎng)凝泵A在運(yùn)行，未停下來查找具體原因。,,期間，電機(jī)

9、軸承溫度實(shí)際值與估計(jì)值多次偏離3度以上(動(dòng)態(tài)報(bào)警帶上限為3度，超出則預(yù)警) ，從50多度突然增大到60多度，設(shè)備已經(jīng)開始劣化，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到90度的固定報(bào)警熱工定值。,,,,,,01/01—02/20設(shè)備正常狀態(tài),02/20—03/20劣化低頻狀態(tài),03/20—04/01劣化高頻狀態(tài),04/01凝泵A跳泵設(shè)備損壞,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承振動(dòng),1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度1,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度2,1#機(jī)組凝泵A電流,熱工定值

10、（固定報(bào)警）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機(jī)軸承溫度實(shí)際值與估計(jì)值頻繁偏離3度以上，達(dá)到70度以上，仍未達(dá)到90度的固定報(bào)警熱工定值，普通軟件無法檢測(cè)到劣化狀態(tài)。,3月21日分析人員發(fā)現(xiàn)預(yù)警事件頻率大幅增加，數(shù)值明顯異常，偏離程度增大。當(dāng)即命令相關(guān)人員啟動(dòng)凝泵

11、B，停運(yùn)凝泵A，拆開凝泵A電機(jī)軸承，查找原因。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承磨損十分嚴(yán)重，必須馬上更換才能繼續(xù)使用。,3月21日,,,,,01/01—02/20設(shè)備正常狀態(tài),02/20—03/20劣化低頻狀態(tài),03/20—04/01劣化高頻狀態(tài),04/01凝泵A恢復(fù)備用,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承振動(dòng),1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度1,1#機(jī)組凝泵A電機(jī)軸承溫度2,1#機(jī)組凝泵A電流,熱工定值（固定報(bào)警）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

12、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,經(jīng)過檢修處理更換，凝泵A于4月1日恢復(fù)正常，恢復(fù)備用狀態(tài)。其后，再次運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)已恢復(fù)正常。,4月1日,,避免了一次由于電機(jī)軸承損壞而引起的凝泵跳泵，甚至可能導(dǎo)致機(jī)組非停的事故，挽回了大量的經(jīng)濟(jì)損失。,,,思考分析以下預(yù)警事件觸發(fā)時(shí)設(shè)備可能存在的故障,完全偏離,漸變?cè)龃?/p>

13、偏離,突然性持續(xù)偏離,周期性偏離,紊亂性偏離,案例分析 - 其他事件思考,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預(yù)警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、路線及范圍,系統(tǒng)作用,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預(yù)警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、路線及范圍,原理概述,故障預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)用涵蓋設(shè)備所有測(cè)點(diǎn)和所有正常工況的海量歷史數(shù)據(jù)建立模型；經(jīng)過相似性原理計(jì)算出測(cè)點(diǎn)預(yù)估值，預(yù)估值代表了測(cè)點(diǎn)正常狀態(tài)下的取值；

14、通過實(shí)時(shí)的實(shí)際值同預(yù)估值進(jìn)行比較，當(dāng)偏差過大時(shí)，說明數(shù)據(jù)異常，產(chǎn)生預(yù)警。,系統(tǒng)原理,包含設(shè)備所有測(cè)點(diǎn)建立模型。測(cè)點(diǎn)參數(shù)取值代表了設(shè)備工況，當(dāng)所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)取值正常時(shí)，此工況即為正常運(yùn)行工況。通過實(shí)時(shí)工況與正常工況進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，分析實(shí)時(shí)工況是否正常。,1. 工況預(yù)判,運(yùn)用核心算法將知識(shí)庫中的所有正常工況同實(shí)時(shí)工況進(jìn)行計(jì)算，得出所有正常工況對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)工況的權(quán)值。權(quán)值顯示了對(duì)應(yīng)正常工況與實(shí)際工況的相近程度，從而對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行模擬計(jì)算。,2

15、. 權(quán)值計(jì)算,根據(jù)相似性原理和權(quán)值，通過綜合計(jì)算所有正常工況與實(shí)時(shí)工況的相似度，計(jì)算生成實(shí)時(shí)工況的預(yù)估值。因?yàn)楣r包含所有測(cè)點(diǎn)參數(shù)，所以預(yù)警系統(tǒng)針對(duì)設(shè)備每個(gè)測(cè)點(diǎn)的預(yù)估值不僅取決于該測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)期的歷史運(yùn)行規(guī)律，同時(shí)也取決于該測(cè)點(diǎn)和其他測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)相似度，屏蔽了干擾信號(hào)對(duì)預(yù)測(cè)值的影響，大大增強(qiáng)了預(yù)測(cè)值的精確度和可靠性。,3. 相似預(yù)估,,動(dòng)態(tài)預(yù)警帶,傳統(tǒng)報(bào)警上限,,傳統(tǒng)報(bào)警下限,早期預(yù)警,,預(yù)警系統(tǒng)通過模型計(jì)算產(chǎn)生預(yù)估值，對(duì)預(yù)估值設(shè)定閾

16、值，以預(yù)估值為核心，閾值為振幅，時(shí)間為橫坐標(biāo)，形成動(dòng)態(tài)報(bào)警帶。根據(jù)該設(shè)備過去的運(yùn)行工況，通過多變量模式識(shí)別，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常的早期征兆。動(dòng)態(tài)預(yù)警包含： ?過去的設(shè)備行為； ?多種運(yùn)行工況； ?多種系統(tǒng)狀態(tài)； ?設(shè)備全部測(cè)點(diǎn)共同影響模型，每一測(cè)點(diǎn)預(yù)估值均與其他測(cè)點(diǎn)相關(guān)。,4. 動(dòng)態(tài)預(yù)警,測(cè)點(diǎn)A,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預(yù)警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、 范圍,系統(tǒng)工作流程,