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基本信息
- 項目名稱：
- 基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備維護(hù)預(yù)警模型
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品從本地工業(yè)界的實際需求出發(fā)，研究并開發(fā)了基于狀態(tài)監(jiān)測的以振動分析為核心的多因素分析方法。此方法可應(yīng)用于不同設(shè)備的多種常見故障類型的分析。是一種通用型的多故障預(yù)警模型。從實例應(yīng)用分析看，該模型能夠分析發(fā)電設(shè)備的松動，錯位和失衡等一些典型的機器故障類型，是一種可靠的數(shù)據(jù)分析和詮釋工具。它能夠決定立即進(jìn)行維修或者是給出下一個檢查點的建議。同時對軸承等部件亦可監(jiān)測其是否處于非正常狀態(tài)。該作品可以在不同工業(yè)企業(yè)的回轉(zhuǎn)設(shè)備中（如汽車變速器，傳動系統(tǒng)等）得到廣泛的應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 在現(xiàn)代工業(yè)中，隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的加大和生產(chǎn)率的提高，設(shè)備的維護(hù)成本和所導(dǎo)致的意外工傷也急劇增加，因此如何對設(shè)備進(jìn)行合理有效的維護(hù)成為了一個重要的課題。以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的方法比傳統(tǒng)的定時維修檢查法具有智能化的優(yōu)勢，可以實時監(jiān)測設(shè)備的運行，在出現(xiàn)嚴(yán)重失誤前發(fā)出預(yù)警信號，以及決定即將進(jìn)行維護(hù)的檢查點。這樣便可以降低維護(hù)成本，改進(jìn)系統(tǒng)性能。 設(shè)備的安全與穩(wěn)定運行是服務(wù)業(yè)成功的一個關(guān)鍵因素。本研究的原動力來自一個本地公司――澳門電力公司(CEM)的需求。CEM成立于1972年，并且已經(jīng)成為了澳門的唯一電力供應(yīng)商。其中的路環(huán)A發(fā)電站配備了被稱為渦輪復(fù)合系統(tǒng)(TCS)的異步發(fā)電機，這是一種依靠廢氣來驅(qū)動渦輪機發(fā)電的典型設(shè)備。本研究的目標(biāo)是建立一個基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備維護(hù)預(yù)警模型，并應(yīng)用像渦輪復(fù)合系統(tǒng)（TCS）這樣的設(shè)備維護(hù)。 我們在實驗室的環(huán)境下，使用了模擬部件，并構(gòu)建了和真實渦輪復(fù)合系統(tǒng)（TCS）系統(tǒng)相同結(jié)構(gòu)的原型系統(tǒng)。這個模擬的原型系統(tǒng)可用來分析和預(yù)測設(shè)備的運行狀態(tài)。系統(tǒng)使用了三個步驟：首先，通過初步的研究，確定監(jiān)測系統(tǒng)的重要部件；其次，收集并分類振動數(shù)據(jù)然后存入數(shù)據(jù)庫；最后，通過頻譜分析使運行中的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)字化，進(jìn)而判定系統(tǒng)運行的狀態(tài)。通過以上步驟，系統(tǒng)可以進(jìn)行模式匹配進(jìn)而識別有故障隱患的設(shè)備的頻譜特征。我們發(fā)現(xiàn)，在模擬的模型上所研究的維護(hù)預(yù)測模型和實驗數(shù)據(jù)能運用在真實的工業(yè)系統(tǒng)中。為了能自動進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)先診斷，本項目提出并開發(fā)了故障檢測程序(FDP)。故障檢測程序(FDP)是以振動信號分析處理為主因素，結(jié)合油液分析和碎片分析的多因素分析系統(tǒng)。它能夠通過快速傅立葉變換（FFT）頻譜分析來識別出正常的隨機變量以及異常故障趨勢。為提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，作者提出了頻譜模式匹配的概率計算方法，并嘗試了小波理論在故障診斷方面的應(yīng)用。模型采用行星齒輪箱作為分析案例。實驗結(jié)果顯示，對于類似于松動，錯位和失衡等一些典型的機器故障類型，故障檢測程序(FDP)是一種可靠的數(shù)據(jù)分析和詮釋工具。它能夠決定立即進(jìn)行維修或者是給出下一個檢查點的建議。本項目開發(fā)的預(yù)測模型目前已在本地電力公司的TCS維護(hù)系統(tǒng)中采用并實施。 本系統(tǒng)的方法對不同的故障類型和不同的設(shè)備亦可應(yīng)用。根據(jù)在本地電力公司的冷卻系統(tǒng)上做過的實證研究，其結(jié)果顯示，本方法可以成功診斷出回轉(zhuǎn)體構(gòu)件中的部件（如滾珠，和內(nèi)外環(huán)）的疲勞損壞。我們相信，本項目所提出的通用型多故障預(yù)警模型能夠在不同工業(yè)企業(yè)的回轉(zhuǎn)設(shè)備中（如汽車變速器，傳動系統(tǒng)等）得到廣泛的應(yīng)用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 現(xiàn)代工業(yè)的系統(tǒng)復(fù)雜性日益加大，設(shè)備的維護(hù)成本和工時損失也急劇增加，因此如何對設(shè)備進(jìn)行合理有效的維護(hù)成為了一個重要的課題。本研究的原動力來自本地電力公司的需求，以發(fā)電站渦輪復(fù)合系統(tǒng)為原型，本研究的目標(biāo)是建立一個基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備維護(hù)預(yù)警模型。 本作品在實驗室的環(huán)境下，使用了模擬部件，并構(gòu)建了和真實渦輪復(fù)合系統(tǒng)（TCS）相同結(jié)構(gòu)的實驗系統(tǒng)。實驗系統(tǒng)的研究使用了三個步驟：首先，通過初步的研究，確定監(jiān)測系統(tǒng)的重要部件；其次，收集并分類振動數(shù)據(jù),然后存入數(shù)據(jù)庫；最后，通過頻譜分析使運行中的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)字化，從而判定系統(tǒng)運行的狀態(tài)。通過以上步驟，系統(tǒng)可以進(jìn)行模式匹配,識別出有故障隱患的設(shè)備的頻譜特征。我們發(fā)現(xiàn)，在模擬的模型上所研究的維護(hù)預(yù)測模型和實驗數(shù)據(jù)能運用在真實的工業(yè)系統(tǒng)中。為了能自動進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)先診斷，本項目提出并開發(fā)了故障檢測程序(FDP)。FDP是以振動信號分析處理為主因素，結(jié)合油液分析和碎片分析的多因素分析系統(tǒng)。它能夠通過快速傅立葉變換（FFT）頻譜分析來識別出正常的隨機變量以及異常故障趨勢。為提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，作者提出了頻譜模式匹配的概率計算方法，并嘗試了小波理論在故障診斷方面的應(yīng)用。模型采用行星齒輪箱作為分析案例。實驗結(jié)果顯示，對于類似于松動，錯位和失衡等一些典型的機器故障類型，F(xiàn)DP是一種可靠的數(shù)據(jù)分析和詮釋工具。它能夠決定立即進(jìn)行維修或者是給出下一個檢查點的建議。本項目開發(fā)的預(yù)測模型目前已在本地電力公司的TCS維護(hù)系統(tǒng)中采用并實施。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的方法比傳統(tǒng)的定時維修檢查法具有智能化的優(yōu)勢，可以實時監(jiān)測設(shè)備的運行，在出現(xiàn)嚴(yán)重失誤前發(fā)出預(yù)警信號，以及決定即將進(jìn)行維護(hù)的檢查點。這樣便可以降低維護(hù)成本，改進(jìn)系統(tǒng)性能。本項目提出并開發(fā)的故障預(yù)測模型以振動信號分析處理為主因素，結(jié)合油液分析和碎片分析的多因素分析系統(tǒng)。它能夠通過快速傅立葉變換（FFT）頻譜分析來識別出正常的隨機變量以及異常故障趨勢。為提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，作者提出了頻譜模式匹配的概率計算方法，并嘗試了小波理論在故障診斷方面的應(yīng)用。本系統(tǒng)提出的方法和模型涵蓋了各種不同工業(yè)系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)體設(shè)備常見的故障類型，是一種通用型的多故障預(yù)警模型。具有實時監(jiān)測、動態(tài)預(yù)警、預(yù)警準(zhǔn)確度高的特點。不僅在理論上提出了一種新穎的、有較高預(yù)測準(zhǔn)確度的狀態(tài)監(jiān)測的分析方法，也在實踐中解決了實際的問題，減少了維護(hù)成本，提高了設(shè)備運行可靠度。具有進(jìn)一步深入研究的價值。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可與有興趣廠商洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓細(xì)節(jié)
作品可展示的形式
- 圖片, 錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)的方法對不同的故障類型和不同的設(shè)備亦可應(yīng)用。根據(jù)在本地電力公司的冷卻系統(tǒng)上做過的實證研究，其結(jié)果顯示，本方法可以成功診斷出回轉(zhuǎn)體構(gòu)件中的部件（如滾珠，和內(nèi)外環(huán)）的疲勞損壞。我們相信，本項目所提出的通用型多故障預(yù)警模型能夠在不同工業(yè)企業(yè)的回轉(zhuǎn)設(shè)備中（如汽車變速器，傳動系統(tǒng)等）得到廣泛的應(yīng)用。因此,這作品將會有很大的市場發(fā)展空間及擁有申請專利的潛能。
同類課題研究水平概述
- 目前在工業(yè)界的實踐中，大約70％的設(shè)備的維護(hù)方法是基于時間的維護(hù)。由于基于時間的維護(hù)法具有定期檢修，會造成非故障而進(jìn)行不必要的停工以及在維修間隙中間發(fā)生故障的損失。所以是一種低效的維護(hù)方法?，F(xiàn)在雖然有許多的研究已經(jīng)致力于狀態(tài)監(jiān)控相關(guān)方面和其應(yīng)用，但是研究結(jié)果仍然不夠完善。隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的加大，單一零件或設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控模型很難準(zhǔn)確預(yù)報整個系統(tǒng)的運行狀況。如Saranga（2002）指出：狀態(tài)參數(shù)是可以通過一個可測量的變量來定義的，這個變量能夠直接的顯示或間接的反應(yīng)在整個操作時間的系統(tǒng)狀況的信息上。由于對這項技術(shù)的分析和解釋的復(fù)雜性，大部分為關(guān)鍵設(shè)備執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)測的公司很難獲取較高的利潤。Li（2003）曾致力于狀態(tài)維護(hù)成本和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計研究。研究表示，如果一個工具能夠減少維護(hù)成本和故障，那么它將被使用。如果一個模擬的模型能滿足設(shè)備定期檢修的要求的話，它就是上述類型的工具。Novo, F. F., 楊志新博士和黃承發(fā)先生于2004年對在軸承上檢測各種各樣的故障所產(chǎn)生的振動效應(yīng)進(jìn)行過研究。Wegerich（2005）討論了振動數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)（例如溫度，氣壓，氣流等等）相結(jié)合的特點。他認(rèn)為這種結(jié)合可以加強故障檢測的能力。然而，系統(tǒng)化的理論尚未得出。 在當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究中, 以振動信號分析處理為主因素，結(jié)合油液分析和碎片分析的多因素分析是首次開發(fā)及作出研究。作者提出了頻譜模式匹配的概率計算方法可以有效地提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，本系統(tǒng)的方法對不同的故障類型和不同的設(shè)備亦可應(yīng)用，是一種通用型的多故障預(yù)警模型。在本項目中，作者建立了故障預(yù)警模型的應(yīng)用平臺, 還把監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)結(jié)果作出對比，詳細(xì)請參閱隨表之報告。從報告的結(jié)果可見，此預(yù)測模型具有實時監(jiān)測、動態(tài)預(yù)警、預(yù)警準(zhǔn)確度高的特點。本項目在理論及實物之研發(fā)上是十分成功的。
