[發(fā)明專利]一種基于巡檢系統(tǒng)的設(shè)備性能退化評估裝置及方法

有效

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• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102521604A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳進;江瑞龍;董廣明;劉韜;肖文斌;從飛云;周徐寧;周海韜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，更具體的說，涉及一種基于巡檢系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及性能退化評估裝置和方法。

背景技術(shù)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)最早起源于美國，1967年，在美國國家宇航局(NASA)的創(chuàng)導(dǎo)下，由美國海軍研究室(ONR)主持成立了美國“機械故障預(yù)防小組(MFPG)”。現(xiàn)有的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的主要為三種典型形式：定期監(jiān)測與診斷系統(tǒng)、單機在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)和分布式監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的不足分析如下：

1)定期監(jiān)測與診斷系統(tǒng)：定期監(jiān)測與診斷系統(tǒng)通過振動分析儀等設(shè)備采集設(shè)備運行信息，由計算機進行數(shù)據(jù)分析和故障診斷。該模式具有靈活方便、適用范圍廣的優(yōu)點，適用于測點布置分散、檢測量大而又不需要連續(xù)監(jiān)測，或現(xiàn)場布線施工困難等的環(huán)境，是目前振動測量分析領(lǐng)域的主力。其缺點在于系統(tǒng)的工作效率低，占用大量的人力和物力，而且由于振動分析儀的軟硬件限制，現(xiàn)場診斷能力差。

2)單機在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)：對每一臺設(shè)備安裝一套故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)。這種方式實時性好，可靠性高。該模式適合于早期的小規(guī)模工廠。它是一個封閉的系統(tǒng)，信息只在系統(tǒng)內(nèi)部流動和處理，各監(jiān)測診斷系統(tǒng)之間信息難以共享，隨著工廠規(guī)模的擴大，設(shè)備數(shù)量的增加，該類系統(tǒng)越來越顯示出其局限性。

3)分布式監(jiān)測與診斷系統(tǒng)：隨著大規(guī)模企業(yè)和大型機電設(shè)備的出現(xiàn)，單機在線故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)需要，人們根據(jù)設(shè)備的功能分布和地域分布的特點，實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。該類系統(tǒng)將各個監(jiān)測點的計算機組成局域網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享、分散監(jiān)控和集中診斷，提高了系統(tǒng)的效率，是一個相對開放的系統(tǒng)。不足之處是各個企業(yè)均建立相對獨立的監(jiān)測與診斷局域網(wǎng)，僅能做到企業(yè)內(nèi)部各監(jiān)測診斷系統(tǒng)的信息共享，而企業(yè)之間毫無聯(lián)系。

同時，機械設(shè)備在其使用過程中可分為四個狀態(tài)：正常狀態(tài)、性能退化狀態(tài)、維護狀態(tài)和故障(失效)狀態(tài)。隨著設(shè)備的不斷運行，其性能會逐漸惡化。從設(shè)備性能開始退化到設(shè)備完全失效通常要經(jīng)過一系列不同的性能退化狀態(tài)。因此，如果能夠在設(shè)備性能退化的過程中檢測或測量到設(shè)備性能退化的程度，那么就可以有針對性地組織生產(chǎn)和設(shè)備維修，防止設(shè)備異常失效的發(fā)生。然而傳統(tǒng)的故障診斷方法都是針對故障的有無作出判斷，無法給出故障從無到有的過程，因此對于設(shè)備的維護只能采取事后維修、定期維修、視情況維修等方法，不僅可靠性差，還容易增大設(shè)備的維修成本，降低企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明提供一種基于巡檢系統(tǒng)的設(shè)備性能退化評估裝置及方法，采用模型訓(xùn)練和評估診斷相分離的思路，實現(xiàn)振動分析儀能夠在工業(yè)現(xiàn)場準(zhǔn)確及時地監(jiān)測評估設(shè)備當(dāng)前性能退化狀態(tài)，并可用于設(shè)備性能趨勢預(yù)測，為設(shè)備管理和維護提供很好的參考和依據(jù)，增強設(shè)備運行可靠性，降低設(shè)備維護成本。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于巡檢系統(tǒng)的設(shè)備性能退化評估裝置，包括振動分析儀和PC機兩部分，所述振動分析儀包括數(shù)據(jù)采集及信號處理模塊、性能退化評估診斷模塊、信息交互模塊，所述PC機包括信息交互模塊和模型訓(xùn)練模塊；數(shù)據(jù)采集及信號處理模塊提取反映設(shè)備性能退化的特征向量，包括訓(xùn)練數(shù)據(jù)的特征向量和診斷數(shù)據(jù)的特征向量，其中診斷數(shù)據(jù)的特征向量輸出到性能退化評估診斷模塊，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的特征向量通過信息交互模塊輸出到模型訓(xùn)練模塊，模型訓(xùn)練模塊建立設(shè)備性能退化評估模型，輸出模型參數(shù)，并通過信息交互模塊輸出到性能退化評估診斷模塊，由性能退化評估診斷模塊評估并輸出設(shè)備性能指標(biāo)。

一種基于巡檢系統(tǒng)的設(shè)備性能退化評估方法，采用所述的裝置，具體步驟如下：

1)數(shù)據(jù)采集及信號處理模塊對現(xiàn)場設(shè)備的振動信號進行高性能的數(shù)據(jù)采集，提取反映設(shè)備性能退化的特征向量，構(gòu)成特征向量矩陣，通過特征向量矩陣保存數(shù)據(jù)信息，當(dāng)判定為訓(xùn)練數(shù)據(jù)時，將特征向量通過信息交互模塊與PC機實現(xiàn)信息交互，作為PC機模型訓(xùn)練模塊的輸入，而作為診斷用途的特征向量則作為性能退化評估診斷模塊的輸入；

2)模型訓(xùn)練模塊讀取特征向量數(shù)據(jù)庫，建立設(shè)備行為與設(shè)備性能之間的映射關(guān)系，建立設(shè)備性能退化評估模型，將模型參數(shù)存儲到模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并將模型參數(shù)通過信息交互模塊輸出到性能退化評估診斷模塊；

3)性能退化評估診斷模塊對特征向量進行信息融合，結(jié)合模型參數(shù)評估設(shè)備性能指標(biāo)，輸出評估結(jié)果，繪制性能退化曲線。