地铁机电设备系统智能检修技术研究与探索

北京市轨道交通设计研究院地铁机电设备系统智能检修技术研究与探索133背景和条件

机电设备系统智能维修技术

汇报大纲

机电系统智能维修的解决方案

321.1- 背景－快速发展中国大陆地区共

26

个城市开通城市轨道交通运营，共计

116

条线路，运营线路总长度达

3618

公里（截止2015

年末）。2015

年

度新增运营线路长度

445公里，同比增加

14%。全年累计完成客运量

138

亿人次，同比增加

9.5%。基本概况2015年全国城市轨道交通完成投资

3683亿元，在建线路总长

4448

公里（七种制式同时在建），可研批复投资累计

26337

亿元。截至目前，共有

44个城市规划获批，规划规模

4705

公里。新建、规划线路规模大、投资增长迅速，建设速度持续加快。主要线路平均客流强度大都达到

2.0

万人次/公里日以上，个别线路甚至超过

4.0。全国日均计划开行总列次

34360

次，日均实际开行列次

34810

次，其中北京、上海、深圳、南京、成都、杭州6个城市兑现率超100%，主要由于客流需求超预期。建设和运营强度行车间隔小、客流量大，一旦设备故障对运营影响极大快速建设，带来大量人才缺口公众诉求高、系统技术复杂，传统管理手段已无法适应需要背景－运营维护压力现状背景－机电设备系统需求1、目前地铁机电监控系统智能检修功能不足控制系统以监控设备运行为主，子系统（或部件）工作状态信息缺少，故障分析、诊断和预测功能不足；控制系统报警为故障后报警，智能预警相对缺乏；机电监控系统的数据不能被机电运行维保单位有效共享利用。2、传统地铁机电设备系统维保模式有待提升传统地铁机电设备维保效率低，通过“看、听、摸（敲）、闻”手段越来越不奏效；地铁机电设备“维修不足”和“维修过剩”同时存在，安全运行存在风险；地铁机电设备基本采用定期维修、故障后维修，缺乏状态监测手段，状态维修、预知维修、故障快速定位困难，故障智能预警体系还不完善。背景－机电设备系统需求随着新线交付运营，大量的机电设备需要进行维护、保养、维修工作，以科学的现代化信息技术为手段，优化现有维修管理资源，提高工作效率，节约人力资源，是城市轨道交通完善和提升维修管理体系的发展方向。3、地铁线网管理“高效、节约”的需求运用智能化、信息化技术对地铁机电设备系统进行监测、分析、诊断、预警是实现由计划修到状态修的重要趋势。背景－机电设备系统需求133背景和条件

机电设备系统智能维修技术

汇报大纲

机电系统智能维修的解决方案

32定位智能检修技术是以基于物联网的智能感知技术取代现有的人工检修模式，融合监控和监测数据、人工巡检信息，通过大数据分析技术为整个设备管理系统提供数据支持，对机电设备状态和故障趋势进行智能分析、诊断，对故障快速准确定位及预判，实现预防性维修。01维护角度02运营角度准确掌握机电设备的运行状态进行关键设备的故障趋势预判与预警针对机电设备提供维修养护的科学指导目标通过数据分析，提供维修依据计划+经验传统智能检修 数据分析+经验+专家系统故障修计划性维修设备状态监测与诊断故障预报与风险判断多样化维修策略基于设备全寿命周期的以可靠性为中心的维修模式ETM计划修状态修RCM维修体系智能检修系统的功能以基于物联网的轨道交通点检管理系统，取代现有的纸质巡检记录；以自动化的数据采集和监测代替人工现场检测；融合监控数据和EAM信息，以大数据分析和智能诊断辅助维修决策，实现机电设备全生命周期管理。功能实现手段传统 人工化智能检修自动化、信息化提升自动化、信息化水平“机器自学习功能”预警及诊断关键技术负荷时域黄色区域：超过正常工况半径的0.5（可设定）

报警限红色区域：超过正常工况半径的1倍（可设定）

危险限15%1.79mm/s25%2.8450%3.4175%4.12某一个正常工况点的重心100%4.93关键技术值状态颜色标识0良好绿色1可用黄色2需维修红色评价-等级序号状态颜色权值1振动评价1.02温度评价0.83工艺评价0.54电气评价0.8评价-范围及权重值（举例）地铁机电设备智能预警流程负荷加速度、速度等特与当前转速、负荷等区间的历史数据统计学习模型相比是否超限？与固定的报警限比较是否超限？正常更新模型触发新的一次学习1.快速捕捉4.判断干扰5.自动诊断2.超限报警否否否征参数是否快速变化?是是否报警给出故障类型给出故障位置是6.自学习传感器、线路等干扰电磁干扰是3.智能预警技术方案-智能预警流程自动诊断专家系统任务库任务规则规则库事实库、故障库推理

机选择激活故障通用规则解析设备报警技术方案-专家系统133背景和条件

机电设备系统智能维修技术

汇报大纲

机电设备系统智能维修的解决方案

32系统重点：设备运行维护过程管理理念：

强化设备运行状态综合评价系统支撑：

设备报警、分析诊断、措施、决策系统纽带：

工单的创建、审批、执行、验收智能检修系统通过智能化巡检方式，同时获取EAM、ERP等系统相关数据，实现状态修和故障修的融合，合理优化地安排备品备件、维修等资源，充分提高维修的效率和效果。解决方案-原则智能检修主要方式智能点检状态监测故障诊断智能检修-主要方式一般机电设备和管线：如普通水泵、风机、配电箱等智能检修技术分类应用重要设备：如电扶梯、轴流风机、气体灭火、轨行区设备等系统设备：如BAS、FAS、站台门、智能电器设备等智能检修技术分类一般采用智能点检技术可采用故障诊断技术，可融合监控系统数据、EAM进行综合分析可采用状态监测技术，充分利用智能化系统数据资源，进行诊断分析智能检修-主要方式多采用智能仪表（传感器），减轻对人工经验的依赖电扶梯轴流风机经常损坏极易磨损的关键部位机械装置或压力容器等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智能检修-故障诊断气灭钢瓶北京市轨道交通设计研究院有限公司

机械传磨电机轴承易损难以早期察觉轴承监测自动扶梯故障和安全风险分析及监测手段减速器主驱动轮动 梯级链涨紧轮损驱动底座螺栓扶手带螺栓振动监测温度监测对设备零部件进行状态监测需要在自动扶梯上增加测点智能检修-故障诊断（电扶梯）北京市轨道交通设计研究院有限公司

振动测点：驱动电机减速器底座振动测点：主驱动轮轴承振动测点：梯级链涨紧轮轴承温度测点：扶手带温度环境温度扶梯自检故障信号约传动部分故障采用旋转机械在线智能分析诊断技术加速速度振动传感器。红外线非接触式温度传感器。自动扶梯故障监测位置智能检修-故障诊断（电扶梯）北京市轨道交通设计研究院有限公司

机械故障在线智能分析诊断技术通过对振动波形频谱智能分析，精确诊断部件故障原因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、链条磨损智能检修-故障诊断（电扶梯）北京市轨道交通设计研究院有限公司

机械零部件的具体故障部位和性质，与频率有确切对应关系，可以通过这些参数确定故障类型。轴承型号:

6224转 速:

2980rpm滚 珠 数:

9个节 径:167.5mm滚子直径:

30.15智能检修-故障诊断（电扶梯）北京市轨道交通设计研究院有限公司

振动测点--旋转机械智能诊断方法传感器加速度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断振动值信号频谱信号波形(时域图)通过FFT（快速傅里叶变换实现）结果输出智能检修-故障诊断（电扶梯）智能检修-故障诊断（气体灭火）裂纹扩大加宽微缺陷细小裂纹剩余截面过小/材料屈服应力腐蚀应力腐蚀钢瓶爆炸智能检修-故障诊断（气体灭火）北京市轨道交通设计研究院有限公司

F钢瓶变形量拉伸力2%14%屈服点爆破点0.3mm智能检修-故障诊断（气体灭火）北京市轨道交通设计研究院有限公司

爆炸发生过

程防爆原理技术方案利用安装在瓶体上的传感器（线型变形量探测器），探测钢瓶爆炸前出现在瓶体上的微变形量。智能检修-故障诊断（气体灭火）线型变形量探测器防自爆泄放阀防自爆监视器防自爆集中显示盘瓶头阀智能检修-故障诊断（气体灭火）北京市轨道交通设计研究院有限公司

防自爆集中显示盘线型变形量探测器（传感器）防自爆泄放阀防自爆监视器系统组成智能检修-故障诊断（气体灭火）北京市轨道交通设计研究院有限公司

PA(50)JKAJKAJKAJKAJKA功能实现安全-预警：爆炸前报警并泄压，避免意外爆炸的事故；避免定期检测期间火灾无法自动扑救。节约-延寿：传统方式2-3年检测一次，费用为系统造价的三分之一，防爆装置成本增加仅十分之一，免定期检测。延长钢瓶使用寿命。高效-自动：钢瓶的监测长期随时自动进行，省时、省力、省心。智能检修-故障诊断（气体灭火）智能检修-智能点检设备智能点检管理系统采用嵌入式操作系统，具有振动、温度、手抄量、观察量和到位信息采集管理功能，是一套简单易用的网络化设备检修与评价仪器及系统软件。通过点检设备获得的数据信息可通过OA、USB等上传到点检管理系统。通过现场RFID射频卡、点检仪器、现场点检项目、后台系统，将整个点检工作串行起来。可以结合EAM应用，通过对机电设备进行统计、区域划分、标准制定，将点检项目按照相应的周期，在系统内生成每天的点检计划。通过接收点检仪器上传的点检结果，完成对所有设备的各自的数据积累。智能检修-智能点检（数据层）通讯工具软件界面智能检修-智能点检（水泵）故障报警—显示常规项目：故障日志：显示最新的故障信息（代码运行时间显示：累计运行的小时数。启动次数计数器：水泵实际启动次数

。电机实际最大运行电流：显示水泵实际最大运行电流值（每次运行的平均值）。此外，采用点检设备检测设备

振动值、电机温度等。智能检修-智能点检（水泵）故障报警—列表故障代码含义显示文本闪烁符号描述说明/解决方法F001相序错误F001用“一”字形螺丝刀转动红头内置的反相开关F002缺相F002检查配电箱供电单元F003高液位F003首先排除水泵或传感器故障，其次检查是否有地表水排入水箱F004传感器故障SENSOR依次检查传感器的接头、软管是否有损坏或松动，以及控制器内部的压敏单元是否接插有问题（一般由服务人员负责）F005水泵1温度过高TEMP检查是否电压过低，是否连续运行时间过长F006水泵2温度过高TEMP检查是否电压过低，是否连续运行时间过长F007水泵1