设备状态监测与故障诊断技术应用的重要意义及发展规划

设备状态监测与故障诊断技术应用

的重要意义及发展规划一、设备状态监测的起源与发展20世纪60年代，由于设备故障原因，造成航天、军事方面的事故频频发生。为了避免这一灾难性的后果，美国首先开始研制状态监测与故障诊断技术，并在航天、军事领域率先应用，从而大大提高了系统稳定性、安全性、可靠性和故障预知性，这一阶段的管理技术上主要依靠人工监测进行故障分析。在70年这项技术获得了迅速发展，开始利用传感器测试技术对设备进行监测与诊断，并广泛应用到工业生产领域。到了80年代，伴随着计算机技术的发展和普及，开始以计算机网络为核心，采用现代信号处理理论、软计算、智能化信息处理的械设备监测与故障诊断技术，已在全球得到广泛应。设备监测与故障诊断技术是一种新兴的、有广泛实际应用价值的、交叉型工程应用性科学技术。大家知道，当前我们对设备的维护仍采用传统的计划、定期维修。而这种方式带有很大盲目性，设备有无故障、故障类型、故障部位、故障程度难以准确把握。另外，由于良好部位的反复拆卸，机械性能往往不理想，甚至低于检修前。而且，没有必要的超前维修，带来人力、物力的巨大浪费。现代化工设备的连续、高速、复杂、大型、自动化程度高等特点使得故障诊断技术越来越重要，我们公司目前该技术的应用却十分有限。虽然近年来国内石油化工业发展迅速，但设备状态监测与故障诊断技术的研究和应用却十分薄弱，因此应重视该技术的潜在价值和研究意义，以便早日广泛应用。二、工业生产中的应用与意义现代化工业大生产的装备系统具有连续、高速、复杂、大型、自动化程度高等特点，因此当其发生非预知性故障时，会造成巨大的停机损失。若做到预知性维护，可使设备系统实现高效、安全、可靠、低成本运行。国外许多行业将机器状态监测与故障诊断技术的普遍原理与各行业装备密切结合，得到了广泛研究和实际应用，成效十分明显。除安全可靠、管理水平提高外，经济效益系数C较高，为30〜60以上（C=B/A，其中A为开展监测诊断耗费的成本；B为直接节约的费用）。其不仅可用于大型联机系统的在线监测与诊断，还可用于许多单机的关键部位。化工工业的设备特别是大型机的特征决定了状态监测与故障诊断技术系统具有重大价值。应用该技术的主要实用价值为：（1）预防事故，保障人身、设备等财产的安全通过有效预知，可避免设备突发故障而造成的设备损坏、废品生成、人员伤亡等重大损失。据最新报道：加拿大某厂在机械设备管理中采用诊断技术后，仅在一年半的时间内，就降低损失81%，净收益500万美元。瑞典一家造纸厂为4台双轮盘匀浆机安装了3300监测系统，用于检测盘片的碰磨，最近，两轮盘之间的冷水泄漏到其中一个轮盘后面的转子上，导致转子弯曲。3300系统在匀浆机的驱动端（电机驱动）检测到高振动，并立即停机。通过检查，找到了根本原因（泄漏），并推测出发生弯曲的轴，在1h内又恢复到生产状态。如果没有安装这套监测系统，会发生比矫正轴弯曲更严重的故障，所有纸浆生产将至少暂停16h，致使无法为2台造纸机供应原料。仅从纸浆损失考虑，监测系统在安装不到4个星期内便得到了156%的回报。基于这样的成效，用户决定将为另外2台匀浆机安装同样的监测系统。显著提高经济效益预见性维护可有效经济合理地计划和组织维修，有效减少停机时间、减少维修费用和提高维修质量；可避免那些降低装备寿命的状态(如确保运行中精度的调整、减少润滑污染等)，使设备部件的寿命最长；可优化装备的运行性能状况，从而提高生产效率；减少因设备部件动态瞬间快速波动引起的产品质量变化。这方面往往不被人们重视。推动设备维修制度的改革应用该技术可使现代化设备从事后维修、计划维修真正走向科学、经济和安全有效的、基于状态监测的“视性维修”即“状态维修”或“预知维修”并为现代工业降低生产成本提供重要途径，可使现代设备管理宏观方法、现代信息通讯技术手段同设备运行变化内在本质直接有效地结合起来。建立装备在线长期连续运行参数档案，为制造设计和改造设计提供有力依据。三、应用方式和发展阶段设备状态监测与故障诊断技术系统有以下几种方式和发展阶段：人工离线监测与诊断方式有经验的设备维护人员或工程技术人员利用常规监测仪表或者较复杂的分析仪器对设备进行人工巡检，根据自己的经验对设备状态及发展趋势等做出判断。这种监测方式只能对设备作一些简易的诊断。单机集中式在线监测与诊断系统这种形式的监测系统主要由1台计算机来完成数据的采集、信号处理、特征提取和故障识别。这类系统集主要功能于一体，维护方便且投资较少，主要用于重要的主体设备。由于采用单台微机，系统所能监测的测点数目有限，巡检周期长，系统的功能受到诸多限制。分布式在线监测与诊断系统这类系统综合了单机系统的优点，采用多台微机通过传统的计算机通信手段形成一个完整的诊断网络。下位机主要用于数据采集和信号预处理，上位机负责信号的精密分析和数据管理，上、下位机各司其职，提高了系统功能。采用分布式技术系统相对复杂，技术难度大，且投资较高。远程分布式在线监测与诊断系统这类系统采用Internet和Intranet技术，实现异地远程诊断，充分利用更多的技术支持和数据共享，大大地提高了系统诊断的准确率。基于Internet的设备故障远程诊断是设备监测诊断技术的发展趋势。四、目前设备状态监测与故障诊断的实际情况认识不足、设备管理观念陈旧：有相当一部分人或是对此技术不清楚，或是只看重显形产量、质量、消耗，认为没必要使用这种技术，未认识到这种隐形的较大投资回报及现代设备管理的重要性；人才缺少：该技术本身涉及知识面广，企业严重缺乏这面的人才；在行业内的应用研究甚少：国内专业高等院校、科研院所、化工及化工机械制造企业对该技术在行业内应用研究甚少，缺乏适合各类机器的监测部位与参数类型的确定、安全评估方法、监测参数相对判别标准及应用经验。五、橡胶厂机动科成立设备状态监测组的重大意义提高设备管理的认识、转变观念，增强设备维护的先进意识；加强人才培养，加强这方面专业人才的培养和知识水平的提高；企业重视并合作推进该技术在行业内的应用研究、推广使用，以取得实效。使领导具有战略眼光，在设计、购置设备时就考虑配套、装设应用该相关技术的装置，以使我们在设备使用期获得更佳的技术经济效能。一方面提高设备使用率，另一方面为改进设备获得有力依据；点面结合、逐步应用各单位。虽然设备数量、规模和水平及经济实力等差别较大，但都积极开展这方面的工作。各装置可以根据具体情况投资可大可小，分别采用定期与不定期的简易点检监测仪器、离线监测自动分析仪、重点部位在线监测与诊断系统、全方位分布在线监测与诊断系统、基于Intranet的远程设备智能监测与诊断系统；或上述某种结合的形式，为企业逐步积累经验、建立这种依靠现代技术手段实现设备的预知性维护。六、状态监测组的工作重点和发展方向根据监测预报化工装备运行过程故障，实现预知维护管理；建立设备运行档案数据库，对装备状态进行历史评估，总结优化改进装备的管理、使用和维修等；在预报故障方面应具有高精度、高准确度的需求；降低设备检、维修的成本；改善设备及零部件运行的可靠性；优化设备运行行为，提高设备运行效率。七、我厂设备状态监测与故障诊断的发展与规划★诊断系统由集中式向分布式发展☆硬件设计生产应标准化、专业化☆软件设计应规范化和模块化☆缩短开发周期、提高可靠性★由单机向网络化发展☆局域主从分布集成监控与诊断网络☆一