故障預警系統(tǒng)

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,