一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统及方法

文档序号:5826 发布日期:2021-09-17 浏览:33次 英文

一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统及方法

技术领域

本发明涉及设备检测

技术领域

,特别是涉及一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统及方法。

背景技术

目前,变速变载间歇式运行设备在流程工业中应用广泛,例如冶金行业数量众多的轧机、天车(桥式起重机)、剪断机(冷剪、飞剪),建材行业的磨机、辊压机等。而目前对变速、变载、间歇式设备监测难度大,且传统的温度、振动、电流等监测手段受工况影响较大,难以准确预警设备的机械故障和/或电气故障,从而导致该类设备往往在发生故障后进行事后维修。此外,现在对该类设备的状态监测多是依靠设备管理人员实施定期点检,然后基于点检结果,对该设备进行周期性的维护,而现在能够持续在线监测设备状态的应用较少,同时这类设备的工作环境恶劣,且对监测系统的要求较高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统及方法,用于解决现有技术中变速变载间歇式运行设备监测预警难度大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统,包括有:

检测传感器,用于采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时产生的超声波信号;其中,所述检测传感器设置于所述变速变载间歇式运行设备上,并与所述变速变载间歇式运行设备接触;

数据汇集处理装置,用于对所述检测传感器采集的超声波信号进行汇集处理,并将汇集处理后的超声波信号传输给远程监控服务器;

远程监控服务器,用于存储汇集处理后的超声波信号,并根据存储的超声波信号预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

可选地,所述系统还包括有OPC通讯模块,所述OPC通讯模块设置于所述远程监控服务器中,用于将所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据传输至所述远程监控服务器中;

所述远程监控服务器包括有数据库和智能分析模块;

所述数据库用于存储汇集处理后的超声波信号、以及存储所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据,并将存储的超声波信号作为所述变速变载间歇式运行设备的状态数据;

所述智能分析模块用于根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

可选地,所述系统还包括有预警装置,所述预警装置与所述智能分析模块连接,用于根据所述智能分析模块的预测结果发出预警信号;其中,所述预警信号包括:声信号、光信号、短信和/或微信弹窗。

可选地,所述智能分析模块根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障的过程包括:

判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;

在所述检测传感器位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;

将当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

可选地,所述系统还包括:

判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;

以及,在所述检测传感器处于通路状态时,将当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值与所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据进行关联匹配;若在当前生产工艺数据下所有检测传感器检测的超声信号值低于正常值,则判断所述检测传感器存在安装和/或紧固异常。

可选地,所述变速变载间歇式运行设备包括有:端盖、端盖螺栓、转轴、检测传感器支架和永久性磁铁;

其中,所述检测传感器固定在所述检测传感器支架上,且所述检测传感器支架的一端通过所述端盖螺栓与所述端盖固定连接,另一端通过所述永久性磁铁与所述转轴固定连接。

可选地,所述检测传感器采集超声波信号的数据帧长度为所述变速变载间歇式运行设备中旋转部件旋转一周的时间。

本发明还提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测方法,所述方法包括以下步骤:

利用检测传感器采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时产生的超声波信号;其中,所述检测传感器设置于所述变速变载间歇式运行设备上,并与所述变速变载间歇式运行设备接触;

通过数据汇集处理装置对所述检测传感器采集的超声波信号进行汇集处理,并将汇集处理后的超声波信号传输给远程监控服务器;

通过远程监控服务器存储汇集处理后的超声波信号,并根据存储的超声波信号预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

可选地,所述方法还包括:

通过OPC通讯模块将所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据传输至所述远程监控服务器中;

存储汇集处理后的超声波信号和所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据,并将存储的超声波信号作为所述变速变载间歇式运行设备的状态数据;

根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

可选地,所述根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障的过程包括:

判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;

在所述检测传感器位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;

将当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

如上所述,本发明提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统及方法,具有以下有益效果:本发明在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测系统,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本发明中的故障预测系统,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。且本发明中的故障预测方法可复用性、可扩展性好,有利于在变速变载间歇式运行设备上快速推广应用,从而实现对变速变载间歇式运行设备实时状态的有效监测。

附图说明

图1为一实施例提供的对变速变载间歇式运行设备进行故障检测的硬件结构示意图;

图2为一实施例提供的变速变载间歇式运行设备的检测点位置;

图3为一实施例提供的检测传感器的部署位置;

图4为一实施例提供的检测传感器与变速变载间歇式设备传动轴之间的距离;

图5为一实施例提供的对变速变载间歇式设备进行故障预测的流程示意图;

图6为另一实施例提供的对变速变载间歇式设备进行故障预测的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1至图5所示,本实施例提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测系统,所述系统包括有:

检测传感器100,用于采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时产生的超声波信号;其中,所述检测传感器100设置于所述变速变载间歇式运行设备上,并与所述变速变载间歇式运行设备接触;

数据汇集处理装置200,用于对所述检测传感器100采集的超声波信号进行汇集处理,并将汇集处理后的超声波信号传输给远程监控服务器300;

远程监控服务器300,用于存储汇集处理后的超声波信号,并根据存储的超声波信号预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

本实施例通过在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测系统,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本实施例中的故障预测系统,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。

在一示例性实施例中,变速变载间歇式运行设备的故障预测系统还包括有OPC(OLE for Process Control)通讯模块,所述OPC通讯模块设置于所述远程监控服务器300中,用于将所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据传输至所述远程监控服务器300中;所述远程监控服务器300包括有数据库和智能分析模块;所述数据库用于存储汇集处理后的超声波信号、以及存储所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据,并将存储的超声波信号作为所述变速变载间歇式运行设备的状态数据;所述智能分析模块用于根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。作为示例,具体地,通过网络通讯协议将远程监控服务器300接收的超声波信号值存储于该服务器的数据库中,然后通过部署于远程监控服务器300中的OPC通讯模块将变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据(包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值)存储于远程监控服务器300的数据库中,再利用部署于远程监控服务器300智能分析模块结合变速变载间歇式运行设备的状态数据、生成工艺数据,综合判断变速变载间歇式运行设备的健康状态,并对潜在故障发出智能预警,以及将变速变载间歇式运行设备的健康状态及预警结果存储于远程监控服务器300的数据库中。

在一示例性实施例中,变速变载间歇式运行设备的故障预测系统还包括有预警装置,所述预警装置与所述智能分析模块连接,用于根据所述智能分析模块的预测结果发出预警信号;其中,所述预警信号包括:声信号、光信号、短信和/或微信弹窗。作为示例,具体地,远程监控服务器300通过OPC通讯协议将设备健康状态发送至DCS(DistributedControl System) 控制系统等现场生产控制系统,并通过网络通讯协议将预警结果发送至部署于现场的预警装置,预警装置通过声光电等多种形式发出报警信号;同时将该报警信号通过短信、微信弹窗等方式推送至设备管理人员的手机中。

根据上述记载,在一示例性实施例中,所述智能分析模块根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障的过程包括:

判断所述检测传感器100的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;

在所述检测传感器100位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器100在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;

将当前时刻所有检测传感器100检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较;

若当前时刻所有检测传感器100检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障;

若当前时刻部分检测传感器100检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻部分检测传感器100检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻所有检测传感器100检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

完成故障判断后,还可以将健康状态/报警状态结果实时存储于远程监控服务器300的数据库中永久保存,且在相关管理人员的终端电脑及个人手机终端在获得授权的情况下,还可以通过以太网网络实时查看变速变载间歇式运行设备的健康状态/报警状态。

根据上述记载,在一示例性实施例中,变速变载间歇式运行设备的故障预测系统还包括:判断所述检测传感器100的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;以及,在所述检测传感器100处于通路状态时,将当前时刻所有检测传感器100检测的超声信号值与所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据进行关联匹配;若在当前生产工艺数据下所有检测传感器100检测的超声信号值低于正常值,则判断所述检测传感器100存在安装和/或紧固异常,进行智能报警。

在一示例性实施例中,变速变载间歇式运行设备包括有:端盖、端盖螺栓、转轴、检测传感器100支架和永久性磁铁;其中,所述检测传感器100固定在所述检测传感器100支架上,且所述检测传感器100支架的一端通过所述端盖螺栓与所述端盖固定连接,另一端通过所述永久性磁铁与所述转轴固定连接。本实施例中,检测传感器100的部署位置如图3所示,其中,检测传感器100可以为转速传感器。

在一些示例性实施例中,检测传感器100采集超声波信号的数据帧长度为所述变速变载间歇式运行设备中旋转部件旋转一周的时间。如图4所示,检测传感器100与变速变载间歇式运行设备的转轴存在间距,当检测传感器100与变速变载间歇式运行设备之间的距离超过或小于该间距时,可能会导致检测传感器100的监测数据有误;其中,在本申请实施例中,检测传感器100与变速变载间歇式运行设备的转轴间距可以根据实际情况设置,且端盖螺栓孔中心圆直径D大于转轴直径d。

在一具体实施例中,如图2至图5所示,提供一种对变速变载间歇式运行设备的故障预测系统,包括有:检测传感器100、传感器安装配件、数据汇集处理装置200、OPC通讯模块、远程监控服务器300及预警装置;其中,检测传感器100、传感器安装配件、数据汇集处理装置200、预警装置部署于现场,OPC通讯模块、远程监控服务器300部署于机房内,智能预警算法部署于监控服务器内。如图2所示,检测传感器100经由传感器安装配件固定于变速变载间歇式运行设备转轴侧面或变速变载间歇式运行设备端盖处,使得检测传感器100 与变速变载间歇式运行设备产生刚性连接或接触。如图3所示,传感器安装配件包括传感器支架、永久性磁铁和端盖螺栓;检测传感器100固定在检测传感器100支架上,且检测传感器100支架的一端通过端盖螺栓与端盖固定连接,另一端通过永久性磁铁与转轴固定连接。其中,检测传感器100可以为转速传感器。

按照检测传感器100的安装方式,将n个检测传感器100分别设置于每根转轴的轴承端盖螺栓上,然后判断检测传感器100的电路状态,电路状态包括:通路、短路和断路;以及在检测传感器100处于通路状态时,利用检测传感器100采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时摩擦产生的超声波信号,并通过通讯网络将当前时刻所有检测传感器100采集的超声波信号传输至数据汇集处理装置200。其中,检测传感器100的数据帧长度需要覆盖变速变载间歇式运行设备轴系、轴承、齿轮等机械传动部件旋转一周的完整时间范围,作为示例,本申请实施例中检测传感器100的数据帧长度为2秒。

数据汇集处理装置200以同步扫描模式对n个检测传感器100所采集到的信号进行汇集处理后,通过通讯网络将该信息打包传输至远程监控服务器300。部署于远程监控服务器300 中的OPC通讯模块通过多种OPC通讯协议读取DCS系统、PLC(Programmable LogicController)中的设备生产工艺参数和对应的参数数据。在本申请实施例中,为减少对于DCS 系统、PLC的资源占用,读取数据的周期可以为秒级;例如每间隔5秒,通过通讯网络将5秒内的生产工艺参数和对应的参数数据打包传输至远程监控服务器300。其中,针对工艺参数、工艺数据产生频率快、信息量大、严重依赖于采集时间的特点,本发明采用时序大数据解决方案,通过时间序列函数实现优越的查询性能,使得工艺参数、工艺数据可以得到高效存储和快速处理,相对于关系型数据库它的存储空间减半,查询速度极大的提高。

再利用远程监控服务器300中的智能分析模块根据变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测变速变载间歇式运行设备是否存在故障,包括:判断所述检测传感器100 的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;在所述检测传感器100位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器100在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;将当前时刻所有检测传感器100检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较。若当前时刻所有检测传感器100检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障。若当前时刻部分检测传感器100检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。若当前时刻部分检测传感器100检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。若当前时刻所有检测传感器100检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

根据上述记载,还可以在所述检测传感器100处于通路状态时,将当前时刻所有检测传感器100检测的超声信号值与所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据进行关联匹配;若在当前生产工艺数据下所有检测传感器100检测的超声信号值低于正常值,则判断所述检测传感器100存在安装和/或紧固异常,进行智能报警。作为示例,远程监控服务器300通过 OPC通讯协议将设备健康状态发送至DCS控制系统等现场生产控制系统,并通过网络通讯协议将预警结果发送至部署于现场的预警装置,预警装置通过声光电等多种形式发出报警信号;同时将该报警信号通过短信、微信弹窗等方式推送至设备管理人员的手机中。

综上所述,本发明通过在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测系统,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本实施例中的故障预测系统,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。

如图6所示,本发明还提供一种变速变载间歇式运行设备的故障预测方法,所述方法包括以下步骤:

S10,利用检测传感器采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时产生的超声波信号;其中,所述检测传感器设置于所述变速变载间歇式运行设备上,并与所述变速变载间歇式运行设备接触;

S20,通过数据汇集处理装置对所述检测传感器采集的超声波信号进行汇集处理,并将汇集处理后的超声波信号传输给远程监控服务器;

S30,通过远程监控服务器存储汇集处理后的超声波信号,并根据存储的超声波信号预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。

本实施例通过在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测系统,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本实施例中的故障预测系统,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。

在一示例性实施例中,所述方法还包括:通过OPC通讯模块将所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据传输至所述远程监控服务器中;存储汇集处理后的超声波信号和所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据,并将存储的超声波信号作为所述变速变载间歇式运行设备的状态数据;根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障。作为示例,具体地,通过网络通讯协议将远程监控服务器接收的超声波信号值存储于该服务器的数据库中,然后通过部署于远程监控服务器中的OPC通讯模块将变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据(包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值)存储于远程监控服务器的数据库中,再利用部署于远程监控服务器智能分析模块结合变速变载间歇式运行设备的状态数据、生成工艺数据,综合判断变速变载间歇式运行设备的健康状态,并对潜在故障发出智能预警,以及将变速变载间歇式运行设备的健康状态及预警结果存储于远程监控服务器的数据库中。

在一示例性实施例中,还包括有预警装置,所述预警装置与所述智能分析模块连接,用于根据所述智能分析模块的预测结果发出预警信号;其中,所述预警信号包括:声信号、光信号、短信和/或微信弹窗。作为示例,具体地,远程监控服务器通过OPC通讯协议将设备健康状态发送至DCS(Distributed Control System)控制系统等现场生产控制系统,并通过网络通讯协议将预警结果发送至部署于现场的预警装置,预警装置通过声光电等多种形式发出报警信号;同时将该报警信号通过短信、微信弹窗等方式推送至设备管理人员的手机中。

根据上述记载,在一示例性实施例中,根据所述变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测所述变速变载间歇式运行设备是否存在故障的过程包括:

判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;

在所述检测传感器位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;

将当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

若当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障;

其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

完成故障判断后,还可以将健康状态/报警状态结果实时存储于远程监控服务器的数据库中永久保存,且在相关管理人员的终端电脑及个人手机终端获得授权的情况下,还可以通过以太网网络实时查看变速变载间歇式运行设备的健康状态/报警状态。

根据上述记载,在一示例性实施例中,还包括:判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;以及,在所述检测传感器处于通路状态时,将当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值与所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据进行关联匹配;若在当前生产工艺数据下所有检测传感器检测的超声信号值低于正常值,则判断所述检测传感器存在安装和/或紧固异常,进行智能报警。

在一示例性实施例中,变速变载间歇式运行设备包括有:端盖、端盖螺栓、转轴、检测传感器支架和永久性磁铁;其中,所述检测传感器固定在所述检测传感器支架上,且所述检测传感器支架的一端通过所述端盖螺栓与所述端盖固定连接,另一端通过所述永久性磁铁与所述转轴固定连接。本实施例中,检测传感器的部署位置如图3所示,其中,检测传感器可以为转速传感器。

在一些示例性实施例中,检测传感器采集超声波信号的数据帧长度为所述变速变载间歇式运行设备中旋转部件旋转一周的时间。如图4所示,检测传感器与变速变载间歇式运行设备的转轴存在间距,当检测传感器与变速变载间歇式运行设备之间的距离超过或小于该间距时,可能会导致检测传感器的监测数据有误;其中,在本申请实施例中,检测传感器与变速变载间歇式运行设备的转轴间距可以根据实际情况设置,且端盖螺栓孔中心圆直径D大于转轴直径d。

在一具体实施例中,如图2至图5所示,提供一种对变速变载间歇式运行设备的故障预测方法,包括以下步骤:将检测传感器、传感器安装配件、数据汇集处理装置、预警装置部署于现场,OPC通讯模块、远程监控服务器部署于机房内,智能预警算法部署于监控服务器内。如图2所示,检测传感器经由传感器安装配件固定于变速变载间歇式运行设备转轴侧面或变速变载间歇式运行设备端盖处,使得检测传感器与变速变载间歇式运行设备产生刚性连接或接触。如图3所示,传感器安装配件包括传感器支架、永久性磁铁和端盖螺栓;检测传感器固定在检测传感器支架上,且检测传感器支架的一端通过端盖螺栓与端盖固定连接,另一端通过永久性磁铁与转轴固定连接。其中,检测传感器可以为转速传感器。

按照检测传感器的安装方式,将n个检测传感器分别设置于每根转轴的轴承端盖螺栓上,然后判断检测传感器的电路状态,电路状态包括:通路、短路和断路;以及在检测传感器处于通路状态时,利用检测传感器采集变速变载间歇式运行设备中旋转部件运行时摩擦产生的超声波信号,并通过通讯网络将当前时刻所有检测传感器采集的超声波信号传输至数据汇集处理装置。其中,检测传感器的数据帧长度需要覆盖变速变载间歇式运行设备轴系、轴承、齿轮等机械传动部件旋转一周的完整时间范围,作为示例,本申请实施例中检测传感器的数据帧长度为2秒。

数据汇集处理装置以同步扫描模式对n个检测传感器所采集到的信号进行汇集处理后,通过通讯网络将该信息打包传输至远程监控服务器。部署于远程监控服务器中的OPC通讯模块通过多种OPC通讯协议读取DCS系统、PLC(Programmable Logic Controller)中的设备生产工艺参数和对应的参数数据。在本申请实施例中,为减少对于DCS系统、PLC的资源占用,读取数据的周期可以为秒级;例如每间隔5秒,通过通讯网络将5秒内的生产工艺参数和对应的参数数据打包传输至远程监控服务器。其中,针对工艺参数、工艺数据产生频率快、信息量大、严重依赖于采集时间的特点,本发明采用时序大数据解决方案,通过时间序列函数实现优越的查询性能,使得工艺参数、工艺数据可以得到高效存储和快速处理,相对于关系型数据库它的存储空间减半,查询速度极大的提高。

再利用远程监控服务器中的智能分析模块根据变速变载间歇式运行设备的状态数据、生产工艺数据预测变速变载间歇式运行设备是否存在故障,包括:判断所述检测传感器的电路状态,所述电路状态包括:通路、短路和断路;在所述检测传感器位于通路状态下,从数据库中获取所有检测传感器在当前时刻检测的所述变速变载间歇式运行设备的超声波信号值;将当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值与所述智能分析模块中预设的第一比较阈值和/或第二比较阈值进行比较。若当前时刻所有检测传感器检测的超声波信号值均小于第一比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为健康状态,预测所述变速变载间歇式运行设备不存在故障。若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第一比较阈值,且小于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为一级报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。若当前时刻部分检测传感器检测的超声信号值大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为严重报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。若当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值均大于第二比较阈值,则判定所述变速变载间歇式运行设备为紧急故障报警状态,预测所述变速变载间歇式运行设备存在故障。其中,所述第一比较阈值和所述第二比较阈值根据所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据生成,所述生产工艺数据包括生产工艺参数以及每个生产工艺参数对应的数据值。

根据上述记载,还可以在所述检测传感器处于通路状态时,将当前时刻所有检测传感器检测的超声信号值与所述变速变载间歇式运行设备的生产工艺数据进行关联匹配;若在当前生产工艺数据下所有检测传感器检测的超声信号值低于正常值,则判断所述检测传感器存在安装和/或紧固异常,进行智能报警。作为示例,远程监控服务器通过OPC通讯协议将设备健康状态发送至DCS控制系统等现场生产控制系统,并通过网络通讯协议将预警结果发送至部署于现场的预警装置,预警装置通过声光电等多种形式发出报警信号;同时将该报警信号通过短信、微信弹窗等方式推送至设备管理人员的手机中。

综上所述,本发明通过在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测方法,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本实施例中的故障预测方法,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。且本发明中的故障预测方法可复用性、可扩展性好,有利于在变速变载间歇式运行设备上快速推广应用,从而实现对变速变载间歇式运行设备实时状态的有效监测。

综上所述,本发明在变速变载间歇式运行设备上部署故障预测系统,可以通过智能预警方法实现在终端电脑及个人手机终端上显示变速变载间歇式运行设备的健康/报警状态。同时,通过本发明中的故障预测系统,管理人员可以随时随地查看变速变载间歇式运行设备的实时运行状态,也能通过个人手机终端及时接收设备状态报警信息,从而达到更加科学、高效地进行设备管理的目的。且本发明中的故障预测方法可复用性、可扩展性好,有利于在变速变载间歇式运行设备上快速推广应用,从而实现对变速变载间歇式运行设备实时状态的有效监测。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

本说明书中附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

应当理解的是,尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等,但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如,在不脱离本发明实施例范围的情况下,第一预设范围也可以被称为第二预设范围,类似地,第二预设范围也可以被称为第一预设范围。

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