地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座

地铁机电设备故障预警与智能诊疗技术

研究与实践

汇报人：王亮地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第1页33机电设备故障监测需求分析及处理方案34系统设计方案课题立项情况321研究必要性135系统未来发展构想地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第2页伴随北京轨道交通线路加密，车站数量不停增加，就当前统计，北京地铁所辖线网内电梯总数2700台（扶梯2189+步道11，直梯500），屏蔽门总数超出2万套，车站大型风机总数超出1000台。一、研究必要性1）设备数量多，分布广，加重了地铁运行机电企业维修工作强度2）机电设备有“带病”运行风险，对安全运行造成隐患提出利用智能化、自动化伎俩对设备故障进行监测、诊疗、预警3）机电设备故障频发，对乘客人身安全造成威胁4）当前设备故障报警数据信息不能对重大故障进行预测地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第3页1、地铁运行迫切处理机电设备安全和故障问题需要自动扶梯一直被称为设备故障“重灾区”屏蔽门故障对运行造成影响地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第4页引发更严重故障造成大故障停运降低服务水平威胁乘客人身安全造成社会安全影响当前选取直接面向乘客服务和确保车站安全运行电扶梯、屏蔽门、大型风机设备。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第5页2、地铁现有机电监控系统在维修支持方面存在不足1、只能监视设备运行工况，缺乏机械部件工作状态信息环境与设备监控系统（BAS）综合监控系统（ISCS）2、系统仅实现故障后报警，没有智能预警、故障诊疗功效3、系统功效偏向于行车运行，故障智能分析功效不足地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第6页3、地铁线网管理“高效、节约”需要

北京线网加密后，大量机电设备需要进行维护、保养、维修工作，不扩大现有运行维修管理团体，极难能满足北京线网运行需要。经过科学当代化信息技术伎俩进行辅助，推进状态维修理念，优化现有维修管理资源，提升工作效率，节约人力资源，是北京线网未来建立“高效、节约”型综合维修管理体系所需要。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第7页4、

技术研究符合《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》需要“智能制造装备工程”列为“十二五”重大工程，内容要求“突破新型传感、高精度运动控制、故障智能诊疗等关键技术，大力推进泛在感知自动控制系统、工业机器人、关键零部件等装置开发和产业化”。轨道交通装备产业在“十二五”中列为高端装备制造产业，也是“十二五”重点发展方向和主要任务之一。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第8页二、课题立项情况课题名称：地铁机电设备故障监测与智能诊疗系统研制及示范应用课题编号：Z131100004113004负担单位：北京市地铁运行有限企业北京市轨道交通建设管理有限企业北京市轨道交通设计研究院有限企业1、课题概况地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第9页二、课题立项情况2、主要研究任务1、首次在地铁6号线工程建立“地铁机电设备故障监测与智能诊疗系统”。2、研究自动扶梯、屏蔽门、风机等设备故障监测预警和智能诊疗技术。3、进行电扶梯故障传感器、屏蔽门故障传感器（内置传感单元）、故障诊疗器等关键产品研发。4、进行系统教授数据库、智能决议单元、应用平台等软件产品研发。5、完成系统集成并进行试验机运行测试，完成工程示范应用及相关测试。6、完成实际工程系统建设应用示范。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第10页二、课题立项情况2）提升运行企业机电设备维护维保效率，降低人工劳动强度3）利用智能化、信息化伎俩，强化运行维修管理体系1）实现地铁机电设备易损部件故障早期发觉，躲避安全风险3、课题实现目标地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第11页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案采取智能仪表，减轻对人工经验依赖电扶梯屏蔽门风机经常损坏极易磨损关键部位机械装置提取故障特征信息设备故障维修人工巡检听、看、摸智能仪表传感器故障趋势预警地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第12页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案自动扶梯故障调研和功效需求第一类难以发觉机械故障第二类人工检测误差造成安全隐患第三类缺乏数据统计进行故障预警第四类需要关键设备质量监管及风险预测地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第13页机械传动磨损电机轴承易损难以早期觉察轴承监测三、机电设备故障监测需求分析及处理方案自动扶梯故障和安全风险分析及监测伎俩减速器主驱动轮梯级链涨紧轮驱动底座螺栓扶手带螺栓振动监测温度监测第一类难以发觉机械故障对设备零部件进行状态监测需要在自动扶梯上增加测点地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第14页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案振动测点--旋转机械智能诊疗原理加速度传感器模拟振动信号数据采集转换数字振动信号信号解析处理智能分析诊疗振动值信号频谱信号波形(时域图)经过FFT（快速傅里叶变换实现）结果输出地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第15页变换到频域目标——机械零部件详细故障部位和性质，与频率有确切对应关系，这是故障机理决定。轴承型号:6224转速:2980rpm滚珠数:9个节径:167.5mm滚子直径:30.15地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第16页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案机械故障在线智能分析诊疗技术经过对振动波形频谱智能分析，准确诊疗部件故障原因1、轴承内/外圈故障2、轴承滚动体故障3、轴承保持架故障4、轴承跑套故障5、轴承润滑不良故障6、减速箱断齿故障7、减速箱磨损故障8、固定架松动故障9、链条磨损地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第17页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案振动测点：驱动电机x2减速器x1底座x1振动测点：主驱动轮轴承x2振动测点：梯级链涨紧轮轴承x2温度测点：扶手带温度x2环境温度x1扶梯自检故障信号约50个。传动部分故障采取旋转机械在线智能分析诊疗技术16个加速速度振动传感器。3个红外线非接触式温度传感器。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第18页扶梯逆转制动零部件监测停车制动失效三、机电设备故障监测需求分析及处理方案乘客人身安全人工测试制动性能目测、忽略第二类人工检测误差造成安全隐患—扶梯制动对扶梯运转进行性能测试监测原因不确定对天天停车制度参数进行计算存放制动性能进行评定地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第19页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案扶梯制动性能监测原理扶梯电流监测对扶梯停车制动距离进行测算传动距离测量扶梯轴承监测数据统计趋势分析单个数字量存在误差趋势和改变才是关键系统天天都在替人进行性能测试地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第20页用电负荷数据三、机电设备故障监测需求分析及处理方案自动扶梯故障风险分析及监测伎俩扶梯机械结构复杂长久监测数据分析、统计第三类缺乏数据统计进行风险预测数据综合统计分析运转状态数据故障报警数据发觉不良状态预测风险故障趋势地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第21页产品批次三、机电设备故障监测需求分析及处理方案自动扶梯设备质量监管及风险预测多类别.多型号零部件难以进行有效管理数据统计分析第四类需要关键设备质量监管及风险预测故障设备类型长久追踪故障性质历史数据部件管理追踪故障风险预测质量监管地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第22页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案屏蔽门主要多发故障是门体开合故障，有单门故障和整侧门故障。其中整侧门故障是最严重，对正常行车运行影响最大。PEDC控制器故障DCU控制器故障与信号接口故障电源故障滑动门故障安全回路故障屏蔽门主要故障地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第23页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案屏蔽门故障特点及监测伎俩电器类故障多于机械故障故障后影响行车运行故障点多且分散故障信息全方面、完整故障快速定位故障隐患监测故障不易提前预测完善屏蔽门故障报警内容实现完整信息远传采取最直观图形化界面快速展现故障位置增加安全回路虚断故障监测增加信号接口性能监测开关门电流曲线监测地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第24页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案屏蔽门故障特点及监测伎俩安全回路虚断和信号接口故障监测采取检测回路电流方式，判断安全回路是否有虚接故障，检测信号接口有效性。地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第25页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案屏蔽门故障特点及监测伎俩屏蔽门故障快速定位屏蔽门系统故障报警本系统故障检测地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第26页三、机电设备故障监测需求分析及处理方案大型风机监测方案系统监测平台机械故障预警电气故障报警地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第27页四、系统设计方案——系统结构设计地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第28页四、系统设计方案——功效理念状态监测智能诊断可视化信息管理检维修决策检维修管理安全风险预测全寿命周期管理地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第29页四、系统设计方案——框架构想屏蔽门系统风机系统电扶梯系统待办事项提醒振动位移温度开/关可视化报警信息剩下寿命状态监测诊疗分析停机统计故障维修/维保管理报表停机统计可靠性/可用率年度消耗故障维修信息运行信息维修任务远程帮助故障知识库设备信息备件耗材库状态监测系统地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第30页四、系统设计方案——逻辑架构设备故障监测与智能诊疗系统软件平台故障诊疗子单元故障诊疗子单元故障诊疗子单元电扶梯设备振动传感器其它自检信号温度传感器数据信息采集器故障诊疗器故障数据库屏蔽门设备数据信息采集器故障诊疗器故障数据库大型风机设备振动传感器其它自检信号数据信息采集器故障诊疗器故障数据库温度传感器数据接口及智能分析决议单元教授数据库应用软件故障预警单元故障报警单元设备维护管理单元人机交互单元其它自检信号内部传感器数据采集层数据分析层决议评定层应用层数据传输层地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第31页四、系统设计方案——系统组成两级管理三级监测设备现场级，位于线路车站内，主要负责对机电设备进行数据采集和故障解析主要监视管区内车站机电设备安全状态和故障信息，能调取现场采集全部状态数据，显示设备运行风评定结论和故障诊疗分析结果显示设备故障趋势和安全风险，安排维修保养计划；对维修工单进行派发操作；对维修资源和备品备件进行信息化管理；对整个系统维护管理服务地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第32页四、系统设计方案——系统功效设备现场级功效——监控界面就地设备手持设备侧重提供便捷现场巡检操作地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第33页四、系统方案——软件平台工区级监控软件侧重提供专业性维修支持服务地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第34页四、系统方案——软件平台维修项目部（中心级）监控软件侧重提供风险预测和维修管理服务地铁机电设备故障预警和智能诊疗技术专家讲座第35页五、系统未来发展构想行车运行组织生产系统运行维修维护生产系统运行能耗管理系统地铁网络化运行信息共享以开展行车组织生产为关键服务重点，要求高实时性、高可靠性和高准确性，面向运行调度人员。以支撑运行