工业互联网预测性维护 课件 0902工业互联网预测性维护典型案例分析-石化行业

工业互联网预测性维护典型案例分析-石化行业重庆电子工程职业学院01石化设备失效预测模型03任务练习02维护策略的实施040506一石化设备失效预测模型石化设备具有高温、高压，有毒、有害，易燃、易爆的特点，一旦发生事故、故障处理或者维修不及时都有可能造成重大安全环保事故。与静设备相比，转动设备一般故障率较高,影响因素多，并且各子系统间相互影响，故障存在交叉耦合的现象。设备本身的设计制造缺陷以及流程相邻设备的影响，管道设计，水力不平衡等都会对设备失效造成影响。环境物理因素，比如材料、压力载荷、温度，以及自身的磨损腐蚀等过程共同造成设备部件的不同退化。转动设备常常由于出现各种不同形式的退化故障而影响其正常运转，发生严重故障时，造成设备损坏和经济损失。

一、石化设备失效预测模型（一）石化转动设备维护需求1.状态检测与故障预测

设备长期运行过程中会出现老化，而且机械设备的使用一般会经历：正常状态、性能退化状态、维护状态和故障状态，因此对设备进行早期检测，分析评估设备可靠性，制定对应的维护策略，保证企业的生产安全和经济效益。

诊断是对已存在的失效模型的确定及造成损害的量化，是对自然发生的事情的客观回顾；预测则是对还没有发生的损害进行预测。诊断可以做出有用的预测信息，预测学依赖这些诊断结果如故障信号分析等对设备退化速率进行预测，在设备实际状况的诊断和对失效模型分析基础上，对是否需要维护以及需要维护的时间做出评判。

一、石化设备失效预测模型（二）转子设备故障预测性模型建立基础故障预测的作用和维护决策目标如下图所示

一、石化设备失效预测模型（二）转子设备故障预测性模型建立基础2.预测方法的选择

石化企业中对设备有历史运行的数据记录，提供设备动态风险等级数据、维修任务数据和设备可靠性指标等数据信息。模型分析如下：

（1）根据失效定义对数据的预处理过程；

（2）现存的失效模型对于失效时间的估计；

（3）判断会延缓、终止或者减缓目前失效进程或者可能进程的措施，将这些因素考虑进去再进行各阶段的分析预测的诊断和对失效模型分析基础上，对是否需要维护以及需要维护的时间做出评判。

一、石化设备失效预测模型（二）转子设备故障预测性模型建立基础3.预测结构

针对石化企业的中小型转动设备将预测任务分为三个层级，现存的失效模型的预测、未来的失效模型的预测以及维护干预的模型。在第一层级基础上，结合特定操作环境下分析演化失效之间的相互关联，估计相互影响的模型。第三层级的预测分析例如增加防腐涂层，改善操作环境等维护对失效模型的影响。并给出各失效模型的阶段划分阈值。

一、石化设备失效预测模型（二）转子设备故障预测性模型建立基础预测方法的过程步骤

按照浴盆曲线的失效率将研究分为三个阶段：第一阶段是设备初期本身退化程度不高但是存在偶然故障、第二是由于各故障退化的累计造成系统的失效，对其可靠性进行分析的阶段、第三阶段是故障形成及故障易发的一段时间，分析维护对有效使用寿命的减少程度。

一、石化设备失效预测模型（三）三阶段退化模型三阶段退化失效模型示意二维护策略的实施

维护模型中的假设有：1.设备及部件是可维修的；2.重点分析部件研究一种主要的失效模式；3.设备的生命周期分布模型是已知的，并假设为威布尔分布；4.在实际中存在备用设备所以不考虑维护所需的时间，只考虑运行时间；5.若系统的可靠性低于设定阈值，则对系统进行维护；6.当发现部件处于严重缺陷阶段时，立即维护或者进行更换；7.维护人员及修复所用的工具都是可得的。二、维护策略的实施（一）维护策略

针对设备的各个层次，研究四种维护策略：设备层面的常规维护，部件层面基于状态的主动维护和消除外界影响的维护措施、多部件之间的机会维护。

1.在设备稳定运行初期主要是常规维护与定期维护，保证设备的正常运行，包括对设备的日常打扫，润滑油的更换，振动的测量等，在发现参数异常时对设备实施防止失效的措施，减少异常工况的影响。常规的维护通常是提前计划好，保障维护资源可得性，考虑准备工作的费用，即定期维护的固定费用。2.当模型中的参数到达设定可靠性或者失效率阈值附近时进行预防性维护。如果检测时发现异常信号则应加强部件的检测确保部件不失效。二、维护策略的实施（一）维护策略3.在对设备进行维护期间，系统的停用会产生停机费用。如果确定其他部件有潜在的失效或者即将失效，借此机会进行机会维护将会减少设备总体的停机费用。

4.针对冲击的维护方案：有时相关部件的冲击比部件自身的退化影响更大，会对整个退化过程产生影响，考虑到技术实施的难易以及维护的有效性和节省费用等因素，对外界冲击进行维护是很好的选择。及时对检测到的故障部位进行维修，减少对其他部件退化的影响。二、维护策略的实施（一）维护检测策略

两部件维护策略示意图如下图所示。二、维护策略的实施（一）维护策略1.第一阶段进行定期维护和可能的最小化维护，N次定期维护后进行一次整的检测；2.第二阶段根据可靠性的变化规律在达到费用最优阈值时进行预防性的维护；3.第三阶段在多次维护以后，由于退化的累计以及维护的效率越来越低，维护效果与维护费用比变得很低，对部件进行更换是更好的选择，达到设定的可靠性阈值后进行更换，设备又从第一阶段开始新的循环。二、维护策略的实施（二）维护检测策略优化1.预防性维护判别标准建立

设备故障通常是由于维修不足造成的，而预防性维护研究石化企业中小型转动设备的失效规律的研究及可靠性的分布规律，针对设备的特点建立退化的模型，能够对设备的部件进行初步的剩余寿命预测，在维护资源与维护费用的限制下对维护策略做出优化，增加过程工业设备的安全性、可用性和维护的经济性。石化企业现有的设备完整性管理中对转动设备是以可靠性为中心的维护（RCM），确定失效模型进行概率的和后果的计算，制定合理的维护措施决定维护的设备和检验时间间隔，在健康、安全、环境不妥协的规范下以可能的最低成本维持最佳的生产状态。二、维护策略的实施（三）判别标准的实施与评价2.实施预防性维护的评价指标

一个完整的维护策略是一个多维度、多层次的复杂过程，自上而下包括动态风险、故障频率、维修安全性水平等的标准。

对实施过程中维护资源的评价，建模数据的完整性，检测方式确认等。预测模型中的参数具有动态可调整性，包括间断检测信息的融入。滞后指标主要考虑维护的目标：保证设备的正常功能（可得性、可靠性以及产品的质量和