對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及設(shè)備維護(hù)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù) 警的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)備維護(hù)體制經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展過程：1)事后修理，在設(shè)備發(fā)生故障后再進(jìn)行修 理，設(shè)備停歇時(shí)間較長(zhǎng)、可能打亂生產(chǎn)計(jì)劃；2)預(yù)防維護(hù)，加強(qiáng)日常檢查和定期檢查，會(huì)使 維護(hù)工作量增多、過分保養(yǎng)；3)生產(chǎn)維護(hù)，重點(diǎn)設(shè)備預(yù)防維修、一般設(shè)備事后維修；4)維護(hù) 預(yù)防，在設(shè)備設(shè)計(jì)、制造階段提高設(shè)備可靠性、易修性，對(duì)設(shè)備后期運(yùn)行中的故障檢測(cè)作用 不大；5)設(shè)備綜合管理，主要有基于狀態(tài)維護(hù)和智能維護(hù)，基于可編程邏輯控制器出現(xiàn)，這 類維護(hù)系統(tǒng)安裝成本高，在工程應(yīng)用中不完善。
[0003] 機(jī)器設(shè)備在日常使用和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于外部負(fù)荷、內(nèi)部應(yīng)力、磨損、腐蝕和自然 侵蝕等因素的影響，使其個(gè)別部位或整體的尺寸、形狀發(fā)生改變，進(jìn)而影響設(shè)備的機(jī)械性 能、工藝效果，使設(shè)備性能下降，甚至報(bào)廢，這是所有設(shè)備都避免不了的客觀規(guī)律。為了使設(shè) 備保持正常性能，延長(zhǎng)其使用周期，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行適度的檢修和日常維護(hù)保養(yǎng)工作，這對(duì) 于各行各業(yè)的設(shè)備維修都是尤為重要的。對(duì)于不同企業(yè)，由于企業(yè)規(guī)模、性質(zhì)和設(shè)備數(shù)量及 其復(fù)雜程度的不同，其檢修制度也不一樣。例如，化工系統(tǒng)行業(yè)多，生產(chǎn)流程相差很大，有的 生產(chǎn)工藝要求長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行，甚至最好是一年內(nèi)連續(xù)運(yùn)行330天以上；有的生產(chǎn)工藝卻 是批量的，只要求連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間即可；有的工藝不能間斷；有的可以開開停停；另外設(shè) 備的結(jié)構(gòu)、復(fù)雜程度不同，檢修要求也不同。
[0004] 目前，多數(shù)企業(yè)和廠家對(duì)設(shè)備的檢修和考核都是定期進(jìn)行的，基本采用預(yù)防維護(hù) 或生產(chǎn)維護(hù)方式，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，在這樣的背景下，提出一種設(shè)備運(yùn)行狀況預(yù)警的 方法是目前亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明主要針對(duì)儀表類和電機(jī)類兩大類設(shè)備，通過分析儀表類設(shè)備所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或 通過檢測(cè)電機(jī)類設(shè)備運(yùn)行電流的波動(dòng)變化情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)波動(dòng)率分析，將實(shí)時(shí)波動(dòng)率與波 動(dòng)率均值進(jìn)行相似性度量，通過定義相似度界限值，快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常運(yùn)行狀況并進(jìn)行預(yù) 警，保障設(shè)備及時(shí)檢修，提高設(shè)備使用壽命。例如對(duì)污水處理出水水質(zhì)COD值進(jìn)行數(shù)據(jù)建 模，選擇時(shí)間步長(zhǎng)dt，獲得的（tph+dt)時(shí)間間隔的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)率k，而正常運(yùn)行COD水 質(zhì)檢測(cè)儀在（tph+dt)間隔的波動(dòng)率應(yīng)為p(取波動(dòng)率均值），通過比較k、p相似度，可以判 斷設(shè)備（COD檢測(cè)儀）運(yùn)行狀況。而對(duì)于電機(jī)類設(shè)備，我們可以通過檢測(cè)該設(shè)備運(yùn)行電流進(jìn) 行波動(dòng)率分析，如某時(shí)間段（tl，t2)內(nèi)水泵電流實(shí)際波動(dòng)率為k'，而正常運(yùn)行水泵在（tp t2)時(shí)間段內(nèi)的電流波動(dòng)率應(yīng)為p'(取波動(dòng)率均值），通過分析k'、p'相似度即可判斷 該水泵運(yùn)行狀況。為了縮小設(shè)備異常檢修范圍，使異常點(diǎn)的監(jiān)測(cè)更準(zhǔn)確，我們定義相似度在 (〇,〇. 3)范圍內(nèi)為異常范圍，連續(xù)3個(gè)步長(zhǎng)的相似度均在此范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出預(yù)警，企業(yè)此時(shí) 再對(duì)數(shù)據(jù)波動(dòng)原因進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，可大大提高設(shè)備檢修高效性，提 升設(shè)備維護(hù)及時(shí)性。
[0007] 本發(fā)明針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警。如儀表類設(shè)備方面，對(duì)pH、 溶解氧濃度、污泥濃度、流量、液位、氧化還原電位、COD、氨氮、總磷、總氮、二氧化硫、一氧化 碳、PM2.5等指標(biāo)檢測(cè)儀器儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)率分析，反應(yīng)這些儀器儀表設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)； 在電機(jī)類設(shè)備方面，可以對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等電機(jī)電流波動(dòng)性進(jìn)行檢測(cè)、分析，反應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀 況。該方法具有一定的通用性，不僅可以應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)，在其他各行業(yè)的設(shè)備運(yùn)行狀況的 檢測(cè)、預(yù)警中均可應(yīng)用。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù) 警的方法，所述設(shè)備指儀表類和電機(jī)類設(shè)備，所述方法包括以下步驟：步驟一、間斷采集所 述設(shè)備的具有波動(dòng)規(guī)律的數(shù)據(jù)；步驟二、根據(jù)步驟一中所述數(shù)據(jù)，利用波動(dòng)率計(jì)算公式和波 動(dòng)率均值計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率k和波動(dòng)率均值P;步驟三、利用步驟二中所 述的每個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率與相應(yīng)波動(dòng)率均值，以波動(dòng)率k、波動(dòng)率均值P為縱軸，時(shí)間為橫 軸，繪制波動(dòng)率及波動(dòng)率均值隨時(shí)間變化曲線。步驟四、將所述波動(dòng)率k與相應(yīng)波動(dòng)率均值 P利用Similar函數(shù)進(jìn)行相似度度量值的計(jì)算，所述Similar函數(shù)如公式I所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，所述設(shè)備指儀表類和電機(jī)類設(shè)備，所述方法 包括以下步驟： 步驟一、間斷采集所述設(shè)備的具有波動(dòng)規(guī)律的數(shù)據(jù)； 步驟二、根據(jù)步驟一中所述數(shù)據(jù)，利用波動(dòng)率計(jì)算公式和波動(dòng)率均值計(jì)算公式，計(jì)算每 個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率k和波動(dòng)率均值P ; 步驟三、利用步驟二中所述的每個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率與相應(yīng)波動(dòng)率均值，以波動(dòng)率k、波 動(dòng)率均值p為縱軸，時(shí)間為橫軸，繪制波動(dòng)率及波動(dòng)率均值隨時(shí)間變化曲線； 步驟四、將所述波動(dòng)率k與相應(yīng)波動(dòng)率均值p利用Similar函數(shù)進(jìn)行相似度度量值的 計(jì)算，所述Similar函數(shù)如公式I所示：
其中，Similar (k，p)表示從i到j(luò)之間所有k、p的相似度度量值計(jì)算結(jié)果； 步驟五、預(yù)設(shè)一相似度度量值的報(bào)警閾值，當(dāng)所述相似度度量值持續(xù)低于所述報(bào)警閾 值時(shí)，發(fā)出預(yù)警警報(bào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述步驟二中 所述波動(dòng)率k和波動(dòng)率均值p的計(jì)算公式如公式II和III所示：
其中Xi, 表示第i，第j個(gè)數(shù)據(jù)，k i為第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的波動(dòng)率值，p i表示第i個(gè)波動(dòng) 率均值，h，&表示第i，j個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，i，j為正整數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述步驟四中 的相似度度量值范圍為0-1，所述步驟五中的所述報(bào)警閾值為〇. 3。
4. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述步驟一中， 針對(duì)儀表類設(shè)備，所述數(shù)據(jù)指儀表類設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，針對(duì)電機(jī)類設(shè)備，所述數(shù)據(jù)是指電流 的傳感器檢測(cè)的所述電機(jī)類設(shè)備運(yùn)行的電流值。
5. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，在步驟二中在 計(jì)算波動(dòng)率之前，將所述步驟一中的所述數(shù)據(jù)經(jīng)過機(jī)械濾波去除其中的異常點(diǎn)，消除對(duì)波 動(dòng)率分析時(shí)產(chǎn)生干擾。
6. 如權(quán)利要求5所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述異常點(diǎn)，在 去除的同時(shí)，在所述波動(dòng)率及波動(dòng)率均值隨時(shí)間變化曲線上作出標(biāo)記，給出設(shè)備可能出現(xiàn) 故障所在時(shí)間段的提示，以避免設(shè)備故障出現(xiàn)漏檢的情況。
7. 如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述波動(dòng)率偶 然較大時(shí)，需要對(duì)波動(dòng)率情況進(jìn)行具體分析，判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障。
8.如權(quán)利要求1所述的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，其特征在于，所述步驟五中 所述相似度度量值持續(xù)低于所述報(bào)警閾值，持續(xù)時(shí)間為連續(xù)超過3個(gè)步長(zhǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)警的方法，所述設(shè)備指儀表類和電機(jī)類設(shè)備，包括以下步驟：間斷采集所述設(shè)備的具有波動(dòng)規(guī)律的數(shù)據(jù)；利用波動(dòng)率計(jì)算公式和波動(dòng)率均值計(jì)算公式計(jì)算每個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率k和波動(dòng)率均值p；利用所述的每個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)的波動(dòng)率與相應(yīng)波動(dòng)率均值，以波動(dòng)率k、波動(dòng)率均值p為縱軸，時(shí)間為橫軸，繪制波動(dòng)率及波動(dòng)率均值隨時(shí)間變化曲線；將所述波動(dòng)率k與相應(yīng)波動(dòng)率均值p利用Similar函數(shù)進(jìn)行相似度度量值的計(jì)算；預(yù)設(shè)相似度度量值的報(bào)警閾值，當(dāng)所述相似度度量值持續(xù)低于所述報(bào)警閾值時(shí)，發(fā)出預(yù)警警報(bào)。本發(fā)明對(duì)儀器儀表設(shè)備無(wú)需新增儀器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警，對(duì)設(shè)備的檢修、維護(hù)具有重要的實(shí)際意義。
【IPC分類】G05D27-02
【公開號(hào)】CN104750144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056094
【發(fā)明人】楊斌, 劉萌, 任艷真
【申請(qǐng)人】北京金控自動(dòng)化技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日