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文檔簡介
1、故障預警系統(tǒng),演講人:孫猛,目 錄,概述 傳統(tǒng)軟件同預警軟件比較 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)故障預警系統(tǒng),工作方法采集設備所有測點的海量歷史數(shù)據建立模型計算實時數(shù)據預估值比較實際值和預估值的偏差,異常時產生預警,概述 FPS系統(tǒng)運用保存在企業(yè)基礎信息系統(tǒng)中(DCS、廠級實時數(shù)據庫等)的設備原始海量運行數(shù)據,通過數(shù)據挖掘技
2、術中的多元回歸、主分量分析等技術,在相似性理論支持下,轉化成動態(tài)的設備在線模型。將動態(tài)設備模型計算生成的實時預估值和設備測點的實測值進行比較,并根據比較結果發(fā)布設備早期故障狀態(tài)預警。,概述,,故障預警系統(tǒng),對海量數(shù)據進行挖掘和分析,預知設備異常,在設備損壞前,提前數(shù)周進行預警,使專業(yè)人員有充足的時間進行狀態(tài)檢修。,,必要性,目 錄,概述、必要性 預警系統(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動態(tài)預警比較,,,,,設備正常狀態(tài),設備劣化狀態(tài),設備故障,因為現(xiàn)有的監(jiān)測手段觀測不到設備的劣化狀態(tài),不能對歷史數(shù)據和設備工況進行分析,觸發(fā)報警時已太晚!,,故障開始,設備正常狀態(tài),開始劣化,,,現(xiàn)有的傳感器觀測設備看起來一直正常,,,損失,設備損壞或非停,未發(fā)現(xiàn)設備劣化狀態(tài),,報警,,直到故障發(fā)生,才報警,,傳統(tǒng)方法,傳統(tǒng)方法監(jiān)測的故障生命周期,預警系統(tǒng)根據歷史數(shù)據,針對設備建立個性化高保真的模型,從系統(tǒng)上線時開
4、始監(jiān)測,,,,,,,設備劣化狀態(tài),捕捉故障早期征兆,觸發(fā)預警發(fā)現(xiàn)設備故障,分析,通知,解決,機組恢復正常運行狀態(tài),預見性分析使電廠可以主動維護設備,節(jié)約時間和費用,避免了設備損壞及機組非停等嚴重損失。,,,設備正常狀態(tài),開始劣化,,,,,提前預知性檢修,設備恢復正常狀態(tài),避免了設備損壞和非計劃停機,,觸發(fā)預警,檢修完成,預警系統(tǒng),引入預警 - 預見性分析模式,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預警軟件比較 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 - 凝泵電機軸承溫度過高案例,,,,,,01/01—02/20設備正常狀態(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跳泵設備損壞,1#機組凝泵A電機軸承振動,1#機組凝泵A電機軸承溫度1,1#機組凝泵A電機軸承溫度2,1#機組凝泵A電流,,,,沒有故障預警系統(tǒng)時故障觸發(fā)及處理方式,,,,熱工定值(固定報警),,沒有預警系統(tǒng)時,設備一直運
6、行,直到4月1日,電機軸承溫度超過熱工定值90度,凝泵A跳泵,造成了設備損壞,甚至有可能引起機組非停。,只監(jiān)視單一測點,與其他測點無關聯(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跳泵設備損壞,1#機組凝泵A電機軸承振動,1#機組凝泵A電機軸承溫度1,1#機組凝泵A電機軸承溫度2,1#機組凝泵A電流,,,預警系
7、統(tǒng)于1月1日正式上線,監(jiān)視設備運行狀態(tài),熱工定值(固定報警),,01/01—02/20設備正常狀態(tài),故障預警系統(tǒng)上線后故障觸發(fā)及處理方式,,,,預警系統(tǒng)綜合所有測點建立模型,可以自定義觀察、監(jiān)視設備任意測點信息,,,,,,,,,01/01—02/20設備正常狀態(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跳泵設備損壞,1#機組凝泵A電機軸承振動,1#機組凝泵A電機軸承溫度1,1
8、#機組凝泵A電機軸承溫度2,1#機組凝泵A電流,熱工定值(固定報警),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2月21日分析人員發(fā)現(xiàn)凝泵A電機軸承溫度1,2,振動,電流出現(xiàn)預警。觀察趨勢發(fā)現(xiàn)能夠正常跟蹤,檢修人員現(xiàn)場檢查后,未發(fā)現(xiàn)設備損壞,數(shù)值在正常范圍內,確認預警事件,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)預警產生,但現(xiàn)場凝泵A在運行,未停下來查找具體原因。,,期間,電機
9、軸承溫度實際值與估計值多次偏離3度以上(動態(tài)報警帶上限為3度,超出則預警) ,從50多度突然增大到60多度,設備已經開始劣化,但遠遠未達到90度的固定報警熱工定值。,,,,,,01/01—02/20設備正常狀態(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跳泵設備損壞,1#機組凝泵A電機軸承振動,1#機組凝泵A電機軸承溫度1,1#機組凝泵A電機軸承溫度2,1#機組凝泵A電流,熱工定值
10、(固定報警),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電機軸承溫度實際值與估計值頻繁偏離3度以上,達到70度以上,仍未達到90度的固定報警熱工定值,普通軟件無法檢測到劣化狀態(tài)。,3月21日分析人員發(fā)現(xiàn)預警事件頻率大幅增加,數(shù)值明顯異常,偏離程度增大。當即命令相關人員啟動凝泵
11、B,停運凝泵A,拆開凝泵A電機軸承,查找原因。經檢查發(fā)現(xiàn)電機軸承磨損十分嚴重,必須馬上更換才能繼續(xù)使用。,3月21日,,,,,01/01—02/20設備正常狀態(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恢復備用,1#機組凝泵A電機軸承振動,1#機組凝泵A電機軸承溫度1,1#機組凝泵A電機軸承溫度2,1#機組凝泵A電流,熱工定值(固定報警),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
12、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,經過檢修處理更換,凝泵A于4月1日恢復正常,恢復備用狀態(tài)。其后,再次運行后,發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)已恢復正常。,4月1日,,避免了一次由于電機軸承損壞而引起的凝泵跳泵,甚至可能導致機組非停的事故,挽回了大量的經濟損失。,,,思考分析以下預警事件觸發(fā)時設備可能存在的故障,完全偏離,漸變增大
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,故障預警系統(tǒng)運用涵蓋設備所有測點和所有正常工況的海量歷史數(shù)據建立模型;經過相似性原理計算出測點預估值,預估值代表了測點正常狀態(tài)下的取值;
14、通過實時的實際值同預估值進行比較,當偏差過大時,說明數(shù)據異常,產生預警。,系統(tǒng)原理,包含設備所有測點建立模型。測點參數(shù)取值代表了設備工況,當所有測點數(shù)據取值正常時,此工況即為正常運行工況。通過實時工況與正常工況進行對比計算,分析實時工況是否正常。,1. 工況預判,運用核心算法將知識庫中的所有正常工況同實時工況進行計算,得出所有正常工況對應實時工況的權值。權值顯示了對應正常工況與實際工況的相近程度,從而對實際工況進行模擬計算。,2
15、. 權值計算,根據相似性原理和權值,通過綜合計算所有正常工況與實時工況的相似度,計算生成實時工況的預估值。因為工況包含所有測點參數(shù),所以預警系統(tǒng)針對設備每個測點的預估值不僅取決于該測點長期的歷史運行規(guī)律,同時也取決于該測點和其他測點之間的關聯(lián)相似度,屏蔽了干擾信號對預測值的影響,大大增強了預測值的精確度和可靠性。,3. 相似預估,,動態(tài)預警帶,傳統(tǒng)報警上限,,傳統(tǒng)報警下限,早期預警,,預警系統(tǒng)通過模型計算產生預估值,對預估值設定閾
16、值,以預估值為核心,閾值為振幅,時間為橫坐標,形成動態(tài)報警帶。根據該設備過去的運行工況,通過多變量模式識別,發(fā)現(xiàn)設備異常的早期征兆。動態(tài)預警包含: ?過去的設備行為; ?多種運行工況; ?多種系統(tǒng)狀態(tài); ?設備全部測點共同影響模型,每一測點預估值均與其他測點相關。,4. 動態(tài)預警,測點A,目 錄,概述、必要性 傳統(tǒng)軟件同預警軟件比較 案例分析 系統(tǒng)作用 原理 工作流程、 范圍,系統(tǒng)工作流程,
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