管输动力装备远程监测诊断与智能运维课件.pptx

1、2019 3 21 北北 京京1979年1991年1995年2001年2010年2015年2017年开展状态监测故障诊断 自主研发在线监测系统 局域网监测诊断系统网络化动力设备健康监测系统 航空发动机轴承监测系统燃气轮机/柴油机上应用 发动机试车台应用燃气轮机1991-19982001-20082009-2012风电钻井平台电力石化航空发动机198719792016坦克发动机柴油机2014-20152017航空发动机 试车台航发中介轴 承项目自主研发实时监测诊断系统发展历程团队概团队概况况1.数据化网络化是机械健康监测和诊断的基数据化网络化是机械健康监测和诊断的基础础2.基于机理和数字驱动的的

2、故障诊断与智能联基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联锁锁3.管输动力装备监测诊断工程案例分管输动力装备监测诊断工程案例分析析4.基于风险与实时状态的智能维护系基于风险与实时状态的智能维护系统统 总总结结提 纲1961年美国开始推行阿波罗登月计划，由于出现 一系列设备故障，1967年在美国宇航局(NASA)倡导 下，在美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故 障预防小组(MFPG)，专门从事故障诊断技术的研究 与开发。由于应用了状态监测和诊断技术，世界班机的每 位旅客万公里死亡率已从60年代的0.6下降到70年代 的0.2左右。状态监测与故障诊断简状态监测与故障诊断简史史R-RR-R公司的

3、远程诊断中公司的远程诊断中心心动力装备故障监测诊断智能化目动力装备故障监测诊断智能化目标标防微杜渐溯源诊断精准维修早期预警 治未故障 防事故 探测原因 有的放矢 除故障 状态风险 维修决策 除故障 查明根源 根治维修 防发生消患治本保护机器的健康优生（设计制造）安全长周期原因风险 智能联锁 少停机溯源诊断 靶向抑制 不发生预防 抑制 康复 代偿预防及消除故障优育（运行维护）诊诊断 靠人 排故诊断 自愈 调控发 展 方 向数据信息诊数据信息诊断断 决决策策1988年年 避免一次重大事故1987年从美国引进压缩机组远程监测系年从美国引进压缩机组远程监测系统统透平机转子振动趋势透平机转子振动趋势图图

4、透平机转透平机转子子模拟量8080年代石化企业状态维修信息系年代石化企业状态维修信息系统统 纸纸质质 模拟模拟量量大数据分析雏大数据分析雏形形9195年机泵群实时监测诊断系年机泵群实时监测诊断系统统 10M 局域局域网网国内第一国内第一套套131995年自主开发的压缩机组监测诊断系统采用RTD嵌入式板卡数字量数据信数据信息息企业监测诊断和状态维修十年的成企业监测诊断和状态维修十年的成效效财财富富20002000 便携式巡检仪及智能维修系便携式巡检仪及智能维修系统统抽样调查 数据分析BENTLY 3300/3500等各类现场二次仪等各类现场二次仪表表现场设备现场设备便携巡检仪便携巡检仪在线数据采

5、集在线数据采集器器透平压缩机组透平压缩机组往复压缩机往复压缩机现场嵌入现场嵌入式式 数据采集系数据采集系统统防爆防爆箱箱公司企业局域公司企业局域网网U N II V E R S II T YInternet数据数据 服务器服务器中间件中间件 服务器服务器控制室监控制室监 测诊断工测诊断工 作站作站厂、车间厂、车间 监监测诊断中心测诊断中心网关机或网关机或 路由器路由器公司企业中公司企业中 心服务器心服务器企业防火墙企业防火墙便携远程诊断客户便携远程诊断客户(3G、4G、wifi)集团中心集团中心北化北化大大机泵群机泵群集团内部局域集团内部局域网网光光纤纤VPN专线专线汽轮发电机组汽轮发电机组P

6、ad/手机手机现场嵌入现场嵌入式式 数据采集系数据采集系统统防爆防爆箱箱高危泵高危泵远程监测和故障诊断中远程监测和故障诊断中心心故障分析和诊故障分析和诊断断远程视频会远程视频会议议远程诊断中远程诊断中心心服务器及数采系服务器及数采系统统机泵群的网络化智能监测诊断系机泵群的网络化智能监测诊断系统统机泵群网络化监测诊断平台北京化工大学远程在线监测诊断平北京化工大学远程在线监测诊断平台台70家企业20000多台动力设备50000多测点27002700多台在线机多台在线机组组 离心机组：离心机组：320320台台 往复压缩机：往复压缩机：450450台台 机泵：机泵：830830台台风机：风机：700

7、+700+台台航改燃机：航改燃机：20+20+台台中国石油炼化板块远程诊断中心中国石油管道板块远程诊断中心中国石化天然气分公司远程诊断中心中海油远程诊断中心中国石化关键机组远程诊断及检维修策略服务系统（规划中）中国石油北京天然气管道压缩机远程监测与管理系统中国石油四川石化设备监测管理中心中国石油云南石化设备监测管理中心中国石化扬子石化设备监测管理中心（建设中）阳煤煤化工集团设备监测管理中心杭州汽轮机厂远程诊断中心重庆通用设备远程诊断中心中广核、三一风电、北京排水集团、葛洲坝等（规划中）北化大与企业合作研发的远程监测诊断中心自主研发自主研发：中海油远程监测诊断中中海油远程监测诊断中心心R-R公司

8、的远程诊 断中心远程监测诊断中心工程应工程应用用中国石油四川石化远程监测诊断中中国石油四川石化远程监测诊断中心心 在线监测关键机组在线监测关键机组8484台台 离线监测机泵设备离线监测机泵设备32803280台台自自20122012年年9 9月上线投用以来，至今月上线投用以来，至今，累计通过系统诊断排除故障累计通过系统诊断排除故障524524台次。台次。压压 缩机组干气密封零件损坏一次，缩机组干气密封零件损坏一次，其余其余开开 车至今车至今6年半没发生一起机泵损坏事故年半没发生一起机泵损坏事故。华油输油管道机泵监测系统概貌华油输油管道机泵监测系统概貌图图25监测及诊断系统功能展示-实况&预警2

9、627监测及诊断系统功能展示-监测诊断28已经在西气东输西二线试点应用，霍尔果斯、烟墩和高陵3个压气站，共11套离心压缩机机组。应用时间超过1年，监测运行稳定，及时多次 准确预警。该系统无缝集成到廊坊远程诊断中心，可实现设备信息、监测状态，异常信息，故障案例的统一管理。团队概团队概况况1.数据化网络化是机械健康监测和诊断的基数据化网络化是机械健康监测和诊断的基础础2.基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联锁锁3.管输动力装备监测诊断工程案例分管输动力装备监测诊断工程案例分析析4.基于风险与实时状态的智能维护系基于风险与实时状态的智能维护系统统 总总结结提

10、纲系统动力特性 刚度、阻尼、质量响应振幅、频率、相位激励故障诊断图 诊断由响应探测原因的逆过程机械振动故障诊断是由果求因的逆过程。征兆参数与故障原因并非一一对应关系，是多果（征兆参数）和多因（故障原因）的复杂对应关系。征兆征兆谱谱S=S1,S2,Sn 原因原因谱谱R=R1,R2 Rm 机器振动故障诊断原理数据信息31机器振动故障诊断重要手段频谱分析ZZB-1 振动诊断工程软件包(国家经贸委项目).高速透平机械故障机理及诊断方法 识别10类56种机械故障并给出最终的原因 人机对话 独特的知识规则和推理模式 已在国内20多家大中型企业中应用1995年自主开发的旋转机械故障诊断软件包内燃机主要故障种

11、内燃机主要故障种类类连杆断连杆断裂裂失火涡轮增压器轴承磨损撞缸轴瓦间隙过轴瓦间隙过大大润滑不良轴瓦磨损转子不平衡/不对中气缸爆气缸爆燃燃火花塞点火异常活塞环断裂缸套严重磨损内燃机监测测点类内燃机监测测点类别别缸体振缸体振动动曲轴振动曲轴瞬时转速涡轮增压器壳体振动发动机爆发动机爆震震润滑油参数表1 内燃机故障类别及监测测点类别往复机主要故障种往复机主要故障种类类气阀故气阀故障障活塞杆断裂连杆螺栓断裂曲轴断裂拉拉缸缸撞缸大小头瓦磨损等往复机监测测点类往复机监测测点类别别缸体振缸体振动动曲轴振动曲轴瞬时转速涡轮增压器壳体振动发动机爆发动机爆震震润滑油参数表2 往复机故障类别及监测测点类别准确性评估

12、验证方法自学习模型故障机故障机理理自动诊自动诊断断 专家系专家系统统实时快速、实时快速、准确可靠的网络化监准确可靠的网络化监测测多参数多特征信息融合及处多参数多特征信息融合及处理理标准标准/非标准逻辑推理及知识规非标准逻辑推理及知识规则则故障特征识故障特征识别别故障案例库故障自动诊断专家系故障自动诊断专家系统统多种动设备诊断专家系统结构多种动设备诊断专家系统结构图图专家诊断系统自动诊断结专家诊断系统自动诊断结果果2020世纪中叶以来，科学的研究对象发生了实质世纪中叶以来，科学的研究对象发生了实质性性 扩扩展展 科学研究已从实验科学、理论科学、计算科科学研究已从实验科学、理论科学、计算科学学 进

13、入数据密集型科学，进入数据密集型科学，数据和物质、能源一样是宝数据和物质、能源一样是宝贵贵 的资源的资源。机械装备的运行状态数据采集和大数据分析，机械装备的运行状态数据采集和大数据分析，是是 快准诊断、精稳调控的基础快准诊断、精稳调控的基础。数据科学与工数据科学与工程程38动力装备振动故障监控的特动力装备振动故障监控的特点点溯源诊断-分析诊断分析诊断：多源激励 多场耦合安全评估-标准确定标准确定：复杂工况 响应多变自愈调控-振动控制振动控制：瞬息突变 结构局限故障预测-评估预测评估预测：状态难测 样本不足高高 质质 量量 监监 测测 数数 据据振动是衡量动力装备健康状态的最主要标振动是衡量动力

14、装备健康状态的最主要标志志 振动监测诊断是最可靠最灵敏的技术手振动监测诊断是最可靠最灵敏的技术手段段早期预警-振动监测振动监测：微弱信号 复杂路径2005年年-自主研发快速宽频带同步数据采集系统FPGA并行处理实现并行处理实现FFT等实时快速计等实时快速计算算故障特征信号故障特征信号毫秒级毫秒级捕捉捕捉(GE Bently是是秒级秒级)自主研制航发试车台数自主研制航发试车台数采采自主研制机载数采原理样自主研制机载数采原理样机机智能 输入 模块中央 处理 模块智能 输出 模块自主研发的高质量数据采集系统技术指自主研发的高质量数据采集系统技术指标标发动机结构复杂、工况多变、振动故障分析复杂的特点发

15、动机结构复杂、工况多变、振动故障分析复杂的特点，采集数据质量直接决定监测诊断效果，采集数据质量直接决定监测诊断效果，高质量数据采集系高质量数据采集系统统 指标如下指标如下：1 1高频采集高频采集：可实时获取宽频带动态数可实时获取宽频带动态数据据采样率采样率204.8K204.8K，支持分析频率大于，支持分析频率大于100K.100K.2 2同步采集同步采集：确保各参数同一时刻获取，便于诊断确保各参数同一时刻获取，便于诊断。同步同步时间小于时间小于1us1us，同步参数可，同步参数可100100个以个以上上3 3高动态范围高动态范围：可同时监测微弱信号和高幅值信可同时监测微弱信号和高幅值信号号以

16、以500g500g加速度传感器为例，在同一量程下，可同加速度传感器为例，在同一量程下，可同时时 精确监测精确监测0.01m/s0.01m/s2 2-5000m/s-5000m/s2 2。（4 4）高采集精度高采集精度：具有低背景噪声，能捕捉到故障微弱具有低背景噪声，能捕捉到故障微弱信信 号号以以500g500g加速度传感器为例（灵敏度加速度传感器为例（灵敏度10mv/g)10mv/g)，下，下图图 为为100Hz100Hz，0.01m/s0.01m/s2 2振动下（等效峰值电压振动下（等效峰值电压10uV10uV），采集设），采集设备备 采集的采集的FFTFFT图谱图谱：自主研发的高质量数据采

17、集系统技术指自主研发的高质量数据采集系统技术指标标离报警点越远 数据密度则稀疏报警点附近则高密度采集（MS）实时在线监测系统与B&K等便 携式检测仪器用途区别很大振动异常信号瞬态捕捉与压缩感知技术GTXX000GTXX000 燃气轮机传动齿轮箱共振预燃气轮机传动齿轮箱共振预警警转速转速为为2570rpm主导频主导频率率 约为约为43Hz监测到齿轮监测到齿轮 共振发生！共振发生！舰舰艉艉 方方向向避免了避免了0XX驱逐舰动力装驱逐舰动力装置置 “带病带病”列装列装。预警发生共振的传动齿轮预警发生共振的传动齿轮箱箱44中国航发某所中国航发某所歼歼XXXXXX发动机附件齿发动机附件齿轮轮箱共振分箱共

18、振分析析采用自主研发的在线监测系统，捕捉到齿轮箱共振现象采用自主研发的在线监测系统，捕捉到齿轮箱共振现象。通过阶次瀑布图分析，发现高压转子转速通过阶次瀑布图分析，发现高压转子转速的的3535阶和阶和3737阶频率阶频率成成 分幅值呈迅速增大再减小的趋势，且具有高度重复性分幅值呈迅速增大再减小的趋势，且具有高度重复性。35阶阶37阶阶齿轮传动系统故障预警与诊齿轮传动系统故障预警与诊断断自主研发监测诊断系统在自主研发监测诊断系统在XXXX厂试车台架应厂试车台架应用用2017年，国内 首次在航发试车台上 安装自主研制的数据 采集系统，实现了高 速宽频带振动及性能 参数同步采集。与606所合作，研制出

19、燃气轮机试车 台监测诊断系统。某厂航空发动机试车台 控制室振动参数监测界面自主研制的高速宽频带数采器性能参数监测界面基于测点、时间、故障敏感参数三维度的故障自动诊断方法趋趋势势多测多测点点多参多参数数发动机概貌图发动机概貌图可同步实时显示发动机主机7个振动参数和相关个热工参数*F发动机多参数状态监测概貌发动机多参数状态监测概貌图图上图：七个振动测点趋势（前水、前垂、中水、中垂、中轴、后水、后垂）中图：温度趋势（低压涡轮后气体温度、燃烧室前空气温度、发动机进口空气温度）下图：压力趋势（燃烧室入口空气静压、低压压气机后空气总压、低压涡轮后气体总压）振动加速振动加速 度特征值度特征值温度温度动态压力

20、动态压力振动加速度特征值与温度、压力同步变化趋势振动加速度特征值与温度、压力同步变化趋势图图数据的采集 与传播机群的“经验”标记的训练数据R&D健康监测系统升 级更新健康监测数据元数据安装的健康 监测系统反 馈是大数据 问题机器结构 运行负荷 维修检测报告.基于大数据学习的故障诊断专家系基于大数据学习的故障诊断专家系统统健康监测数据元数据健康监测数据健康监测数据健康监测数据元数据元数据元数据基于大数据学习的故障诊断专家系基于大数据学习的故障诊断专家系统统 远程监测诊断中心实时在线监测的远程监测诊断中心实时在线监测的700700台台 压缩机组，共压缩机组，共1050010500多多个测点的实时和

21、个测点的实时和历历 史数据在云平台上实时处理史数据在云平台上实时处理；每每 天天 产产 生生 的的 数数 据据 量量 ：1050010500*25.6K25.6K*6060*6060*24 24=23T23T 每年产生的数据量每年产生的数据量：23T23T*365365 =8395T8395T 在多年积累的在多年积累的上万上万T T的数据中学习出的数据中学习出12311231个个实际故障案实际故障案例例故障数据库对诊断排故和研发设计是宝贵资源故障数据库对诊断排故和研发设计是宝贵资源，多年来我国动力装备丢失大量数据多年来我国动力装备丢失大量数据！故障案例大数据库及诊断准确故障案例大数据库及诊断准

22、确率率案例类案例类型型实际故案例总实际故案例总和和准准确确不准不准确确准确准确率率透平类透平类实际实际故故障障150143795.3%往复类往复类实际实际故故障障4113892294.6%故障案例统故障案例统计计2009-12年年2013年年2014年年2015年年2016年年2017年年2018年年离心机离心机组组19124046454854泵泵23152732557780往复机往复机组组3925107118133146130年度总年度总和和8152174196233271264累计总累计总和和81133307503736100712312009年以来积累的数万T的数据中学习出1231个实际

23、故障案例51基于压缩机智能振动联锁技术的故障状态与风基于压缩机智能振动联锁技术的故障状态与风险险GE Bently 3500系系统统挑战单靠紧急停机联锁挑战单靠紧急停机联锁保保 机组安全的现行设计方机组安全的现行设计方法法快准判别是智能联锁的关快准判别是智能联锁的关键键振动阈振动阈值值（振动阈值（振动阈值）12000vimcNA 25.4 透平压缩机组通用振动联锁保护标透平压缩机组通用振动联锁保护标准准ISO10439 API617离心压缩机智能联锁保护实离心压缩机智能联锁保护实验验往复压缩机智能联锁保护实往复压缩机智能联锁保护实验验i-ESDGE Bently 3500完善自完善自动动 诊断

24、专诊断专家家 系系统统完 善 无完 善 无 量量 纲 故 障纲 故 障 指指 数体数体系系研 制 智研 制 智 能能 联 锁 保联 锁 保 护护 嵌 入 式嵌 入 式 系系 统样统样机机自主自主研研 发发预期典型故障早期预预期典型故障早期预警警 率达率达90%以以上上预期故障停车率预期故障停车率降降 低低10%以以上上离心离心/往复压缩机智能联锁验证实验往复压缩机智能联锁验证实验台台智能联锁保护样机实验验智能联锁保护样机实验验证证团队概团队概况况1.数据化网络化是机械健康监测和诊断的基数据化网络化是机械健康监测和诊断的基础础2.基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联基于机理和数字驱动的的故障诊

25、断与智能联锁锁3.管输动力装备监测诊断工程案例分管输动力装备监测诊断工程案例分析析4.基于风险与实时状态的智能维护系基于风险与实时状态的智能维护系统统 总总结结提 纲压气机、泵等动力装备是油气长输管线的心压气机、泵等动力装备是油气长输管线的心脏脏我国现有70的石油和99的天然气通过管道 运输。天然气长输管线每隔上百公里就得建设一个由 多台压缩机组构成的压气站。由压缩机、驱动电机和 燃气轮机组成的压缩机组如同跳动的“心脏”，通过 加压，保证天然气的长距离输送。56压缩机无监测预警：压缩机无监测预警：重大事故时有发重大事故时有发生生爆炸事故现场故障类故障类型型监测系统预警监测系统预警故障故障，及时

26、检及时检修修无监测系统无监测系统，故障故障恶恶 化化故障导致着故障导致着火爆炸火爆炸恶恶 性事性事故故气阀阀片断气阀阀片断裂裂更换气阀，检修费用0.5万-1万元阀片掉落缸体，拉缸、撞缸，检修费用超过 30万元无法估量支撑环磨支撑环磨损损更换环件，检修费 用小于3万元活塞磨损、拉缸，检 修费用30-50万元无法估量活塞杆紧固元件松活塞杆紧固元件松动动更换紧固元件，检修 费用小于3万元活塞杆断裂、撞缸，检修费用超过50万元无法估量连杆大小头瓦磨连杆大小头瓦磨损损更换连杆瓦，检修费 用小于3万元连杆螺栓断裂、撞缸、曲轴磨损，检修费用 超过100万元无法估量进口中高压临氢类往复压缩机典型故障及不同情况

27、下的检维修费用情况往复压缩机燃气发动机多数往复压缩机械以前没有监测系统SdyXY键 相LRyTDCBDCBCrdx往复压缩机故障及活塞杆轴位移轨迹监测3维监测活塞干轴位移轨迹Traditional 2D monitoring基于3维轴心轨迹的监测的故障诊断技术3 3维维 轴心轨迹监轴心轨迹监测测Semi-automatic diagnosis of reciprocating compressor通过示功图早期诊断气阀故障往复压缩机与燃气发动机监测诊断系统远程监测诊断系统概要图.2011年12月26日，监测中心发现某石化公司一台往 复式压缩机的活塞杆故障，通知了该压缩机的负责人，6小时后压缩机

28、停机。避免了氢气泄漏爆炸事故！诊断案诊断案例例 1往复式压缩机的活塞杆故往复式压缩机的活塞杆故障障12月26日00:00，远程监测系统触发 警报。上午6:00，压缩机停车！活塞杆已断裂，但却避免 了氢气泄漏爆炸事故！诊断案诊断案例例 1往复式压缩机的活塞杆故往复式压缩机的活塞杆故障障诊断案诊断案例例2 2 往复压缩机活塞断往复压缩机活塞断裂裂2014年4月12日，发现往复压缩机组异常，提醒某石化用户注意活塞组 件工作状态，建议停车检修；2014年4月13日，现场及时听取化大建议停车，开缸检查：发现活塞存 在裂纹，提前预防了活塞断裂、撞缸事故提前预防了活塞断裂、撞缸事故；诊断案诊断案例例2 2

29、往复压缩机活塞断往复压缩机活塞断裂裂诊断案诊断案例例 3 3 高危泵泄漏火灾事高危泵泄漏火灾事故故2014年1月3日，发现机组异常，提醒某石化用户注意机泵轴承、密封等工作状态，建议停车检修，但用户认为现场未听到噪声，不采纳诊断建议但用户认为现场未听到噪声，不采纳诊断建议，12日发生火灾事故。日发生火灾事故。1月3日，远程监测 系统触发警报并将 警报邮件发送到该 泵的管理人员。1月12日，易燃介质发生泄 漏，该泵起火！诊断案诊断案例例 3 3 高危泵泄漏火灾事高危泵泄漏火灾事故故加速度高频能量增长导致1月3日高频特 征报警实施55台高危泵在线监测+报警驱动流程，近四年来未再有机泵安全事故发生！2

30、014年9月20日，P1013B预警及时检修轴承，未造成故障扩及时检修轴承，未造成故障扩大大诊断案诊断案例例 3 3 高危泵泄漏火灾事高危泵泄漏火灾事故故诊断案例诊断案例 4 4 泵振动故障预泵振动故障预警警轴承内圈故障对应的特 征频率总值显著增高！报警调度及时安排检修 发现轴承内圈疲劳剥落更换，泵恢复正常。诊断案例诊断案例 4 4 泵振动故障预泵振动故障预警警73机械故障：机械故障：轴承轴承-密封损坏引发火灾密封损坏引发火灾（8.17）视频图像泄漏监测子系视频图像泄漏监测子系统统视频图像泄漏监测子系视频图像泄漏监测子系统统 模拟泄漏效果模拟泄漏效果图图液态泄液态泄漏漏汽态泄汽态泄漏漏采用自主

31、开发的核反应堆一回路泄漏核反应堆一回路泄漏监测的人工人工智智 能模式识别技术能模式识别技术，对摄像头采集的图像数据（灰度、彩 色、红外）以每秒5-10帧的速度进行快速分析。支持支持声光、短信、邮件等报警通知报警通知方式，分为：正 常、泄漏、严重泄漏、着火四个报警等级。武汉武汉105所测所测试试30 个传感器曲轴箱振动测点曲轴箱振动测点齿轮箱振动测点齿轮箱振动测点缸体振动测点缸体振动测点提前三天报警提前三天报警图图第一次故障：凸轮轴齿轮断裂 提前3天预警，未被采纳故障时振动变化故障时振动变化图图断齿位置第二次故障：中间齿轮固定螺栓断裂故障时振动变化故障时振动变化图图故障发生故障发生40分钟后停分

32、钟后停机机此处为螺栓已断此处为螺栓已断裂裂第三次故第三次故障障凸轮轴齿轮断裂故障，固定螺栓松凸轮轴齿轮断裂故障，固定螺栓松动动故障发生故障发生4分钟后停分钟后停机机螺栓能手动转动航空发动机航空发动机轴承损伤状态监测及预示原理与方轴承损伤状态监测及预示原理与方法法000.150.10.050.20.250.30.350.450.4X:181.3Y:0.400250100150200250300350400450500f (Hz)A)2s/m (*厂航空发动机试验器振动信号谱厂航空发动机试验器振动信号谱图图5#中介轴承中介轴承外外 圈故障特征圈故障特征频频 率率大功率舰用燃气轮机监测诊断系大功率舰

33、用燃气轮机监测诊断系统统与中国某研究所合作，开发了用于大功率舰用燃机（在研）的健康监与中国某研究所合作，开发了用于大功率舰用燃机（在研）的健康监测测 系统，具备系统，具备振动、性能等参数同步测试分析及故障诊断功能振动、性能等参数同步测试分析及故障诊断功能，且，且已经在试已经在试车车 台上开展了试用台上开展了试用。监测的监测的GTXX000燃气轮机及健康监测系燃气轮机及健康监测系统统82燃机监测诊断装置燃机监测诊断装置监测界面监测界面机组状态和热工多参数同步采集对确保诊断准确率十分必机组状态和热工多参数同步采集对确保诊断准确率十分必要要燃气轮机燃气轮机-压缩机组实时监测诊断系压缩机组实时监测诊断

34、系统统燃气轮机性能模燃气轮机性能模型型规则规则11低压压气机性能故障推低压压气机性能故障推理理 规则规则22高压压气机性能故障推高压压气机性能故障推理理 规则规则3 3燃烧室或涡轮性能故障推燃烧室或涡轮性能故障推理理低压压气机性能故障推低压压气机性能故障推理理理论理论值值实测实测值值低压压气机出口压力理论值与实测值对低压压气机出口压力理论值与实测值对比比燃气轮机振动监测叶片故燃气轮机振动监测叶片故障障压气机、涡轮压气机、涡轮叶片类叶片类故故障障加加 速速 度度 频频 谱谱压气机叶片频压气机叶片频率率叶片故障特征频叶片故障特征频率率燃气轮机振动监测轴承故燃气轮机振动监测轴承故障障压气机涡轮压气机

35、涡轮轴承类轴承类故故障障加加 速速 度度 包包 络络 频频 谱谱轴承故障特征频轴承故障特征频率率高压压气机工高压压气机工频频动力涡轮工动力涡轮工频频低压压低压压气气 机工机工频频速速 度度 位位 移移 频频 谱谱压压 气气 机机 涡涡 轮轮转转 子子 类类 故故 障障某型燃气轮机某型燃气轮机叶片断裂叶片断裂故故障障燃机左前支腿处水平垂直：TV1H/TV1V 燃机右前支腿处水平垂直：TV2H/TV2V2016年10月19日11:03:43，监测系统捕捉到某型大功率燃 气轮机前支腿测点同时出现振 动值突增现象，系统及时报警。振动参振动参数数性能参性能参数数多源信号同步采集，多源信号同步采集，时间精

36、确对齐时间精确对齐多参数同步分析技多参数同步分析技术术051015202512345678910 11 12 13 14第第1 1级叶片通过频级叶片通过频率率 第第2 2级叶片通过频级叶片通过频率率 第第3 3级叶片通过频级叶片通过频率率 第第4 4级叶片通过频级叶片通过频率率 第第5 5级叶片通过频级叶片通过频率率 第第6 6级叶片通过频级叶片通过频率率 第第7 7级叶片通过频级叶片通过频率率 第第8/98/9级叶片通过频级叶片通过频率率 系列系列9 9某型燃气轮机某型燃气轮机低压低压叶片断裂叶片断裂故障特故障特征征故障发生时频谱卸载后频谱高压压气 机1X高压压气 机1X低压压气 机1X低压

37、压 气机1X故障特征故障特征1 振动突然升高故障特征故障特征2 叶片通过频率波动故障特征故障特征3 降速后低压压气机同频振幅无明显下降某型燃气轮机某型燃气轮机低压叶片断裂低压叶片断裂故障特故障特征征低压压气做功能力降低，为维持负载不变，迫使高压压气机提高做功。高压压气机转速故障特征故障特征4 高压压气机转速明显上升 诊断：低压压气机第1,6,7,8/9级叶片可能存在断裂故障。现场孔探发现低压转子第8级叶片存在断裂情况，燃机返厂。监测系统及时报警，避免了更多的叶片掉落等可能的损失扩大。燃气轮机燃气轮机喘振喘振故障监测分故障监测分析析 自动灵敏捕捉振动快变信自动灵敏捕捉振动快变信号号系统报系统报警

38、警0.1s瞬时快速波动瞬时快速波动低压压气机1X高压压 气机1X2018年5月23日11:19:18，在加载 过程中，监测系统捕 捉到低压压气机侧出 现0.1秒秒振动快速波 动现象，系统及时报 警。低压压气 机0.15X动涡1X低压压气机动态压力 信号出现明显波动及时预警避免了喘振故 障扩大进而损伤轴承、密封 等严重损失。燃气轮机燃气轮机碰摩碰摩故障分故障分析析 未超过固定报警限的故障征兆自动捕未超过固定报警限的故障征兆自动捕捉捉2018年5月21日14:06:43，在减载过程中，捕捉到动力涡轮支撑机匣通频 振值瞬时突跳现象，系统触发智能预警触发智能预警。现场技术人员，根据历史经验认为是 高压

39、压气机动静碰摩，但我方人员判断认为是动涡部位碰摩我方人员判断认为是动涡部位碰摩。孔探核实：动力 涡轮叶片有打伤痕迹。避免了碰摩故障恶化，打伤叶片等严重事故。固定报警限固定报警限系统报警系统报警动涡1X动涡2X动涡3X30ms冲击冲击40ms冲击冲击瞬时通频振值瞬时突跳团队概团队概况况1.数据化网络化是机械健康监测和诊断的基数据化网络化是机械健康监测和诊断的基础础2.基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联基于机理和数字驱动的的故障诊断与智能联锁锁3.管输动力装备监测诊断工程案例分管输动力装备监测诊断工程案例分析析4.基于风险与实时状态的智能维护系基于风险与实时状态的智能维护系统统 总总结结提 纲

40、中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统可视化管理模可视化管理模块块95中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统腐蚀探针监测系腐蚀探针监测系统统96中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统腐蚀探针监测系腐蚀探针监测系统统97中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统RBIRBI风险筛选矩阵风险筛选矩阵图图98海洋石油116 压力容器安全风险分布海洋石油116 压力管道安全风险分布中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统

41、RBIRBI风险筛选结风险筛选结果果99中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统设备设备/接管接管RBIRBI关键部位风险识关键部位风险识别别100中国海油中国海油FPSOFPSO海上平台海上平台RBIRBI管理系管理系统统基于基于RBIRBI的检验任务优的检验任务优化化RCBIMR B MC B MRCBIM 是RBM 和CBM 的集成RCBIM-基于风险和状态的智能维基于风险和状态的智能维护护基于风险的维护基于状态的维护基于风险和状态的智能维护系统安安全全生产损生产损失失环环境境维修费维修费用用高、中风险设备的风险分析风险水平评风险水平评价价RBM-基于

42、维护的风基于维护的风险险103故障原因分析和维护决策建议RBM-基于维护的风基于维护的风险险RCBIM-基于风险和状态的智能维基于风险和状态的智能维修修R B MC B MRCBIM工程应工程应用用工厂中古石油辽阳石化有限公中古石油辽阳石化有限公司司K761_FT01 报报警警某车某车间间工程应工程应用用RCBIMR B MC B M工程应工程应用用设备故障诊断及维修决策支持系统典型应用典型应用：1.中国石油锦州石化公 司2.中海油海油发展检维 修中心3.规划设计：29基地气 动中心健康管理与维修决 策支持分系统等4.中石化榆济管线项 目部分应用5.北京天然气管道公 司项目部分功能应用6.廊坊

43、压检中心压缩 机远程诊断系统平台 项目部分功能应用7.中石化扬子石化项 目部分功能应用总总 结结1 1、数据和物质、能源一样是宝贵的资源。基于工、数据和物质、能源一样是宝贵的资源。基于工业业互联网的机械健康状态数据采集是快准诊断、智能互联网的机械健康状态数据采集是快准诊断、智能运运 维的基础。维的基础。应大力推广应用基于工业互联网的管输应大力推广应用基于工业互联网的管输动动 力装备监测诊断系统，实现远程运维智能化力装备监测诊断系统，实现远程运维智能化。总总 结结2 2、实现绿色油气储运和发展，装备监测诊断智实现绿色油气储运和发展，装备监测诊断智能能化是基础。化是基础。在故障机理研究基础上，基于传感器群在故障机理研究基础上，基于传感器群、互联网、数据库以及数据挖掘和云计算技术的机互联网、数据库以及数据挖掘和云计算技术的机械械 系统运行大数据分析，系统运行大数据分析，将为管输装备智能化安全将为管输装备智能化安全可可 靠运行提供技术支撑靠运行提供技术支撑。谢 谢!欢迎各位领导和专家 考察指导CAE