动力设备远程诊断系统介绍

一、研究背景和意义：设备故障诊断的重要性
动力设备工质和能量的流动并伴随设备机械传动部分的联动，形成了动力 设备整体运转的一种普遍形式。设备的各组成部分是一个有机联动的整体，各 部分之间存在很强的相互依赖关系。
电机状态参数 燃机状态参数 排温参数
燃烧子系统状态参数
动力设备的运行是“牵一发而动全身”的整体联动的运转，当其中一个部件发生 问题，会对其余部件造成影响，这些影响不仅对燃机的高效运行不利，也会对设 备产生积累性的安全问题，一旦问题爆发将严重影响运行安全；
数据多元展示
数据组态
建立基于WEB的数据展示平台，通过方便 灵活的组态功能对实时数据、历史数 据、异常数据进行展示
健康管理系统：实施全面 的设备健康监测和分析， 通过嵌入专业分析模块实 现专业分析的相关功能， 引入专家系统协助进行决 策并通过评价系统进行自 适应改善。
数据展示平台：将设备远 程数据、高级应用层分析 数据进行多元化展示。
二、系统总体设计
专业分析模块以外挂的形式嵌入到系统中 ，为系统提供多元化的分析和决策功能。
• 航空发动机 • 地面重燃、联合循环 发电
展
• 低排放，甚至零 排放
（地面重燃联合循 • 舰船推进 环、船用间冷回热 • 海上石油平台动力机
趋
循环）
组、石油输送燃压机组
势
高经济环保性
高安全可靠性
应用广泛性
汽轮机、压气机、风机等其他动力设备也呈现迅猛的发展态势，设备的生产 企业和工业生产部门越来越重视设备性能的提高和运行的稳定，在广泛应用 的情况下更加重视设备运行的稳定和高效。
模型自学习
报警记录
异常报告 自动生成
三、数据支撑平台
数据支撑平台是设备远程健康管理系统的基础部分，承担了数据采集、转发、存储 和发布等任务，同时需要为专业分析模块提供通用接口协议。
三、数据支撑平台
多任务数据采集
数据采集接口
提供数据从设备向现场数据 库传输 的通用接口协议
数据标准化
将现场的测点进行标准化和规范化， 方便数据中心的调用、显示、专 业分析等二次开发
动力设备远程诊断系统 介绍
2020年4月23日星期四
提纲
一、背景和科研团队简介 二、系统总体设计 三、数据支撑平台 四、设备通用异常检测 五、设备动态经济性监测与分析 六、（燃气轮机）排温分布异常检测 七、振动系统故障诊断专家系统 八、设备远程健康管理系统的工业应用
一、研究背景和意义
燃气轮机、汽轮机、风机等大型动力设备是21世纪乃至更长时 期内能源高效利用和洁净转化的核心动力设备。
根据2014年5月21日签署的《中俄东线管道 供气购销合同》，从2018年起，俄罗斯开 始通过中俄天然气管道东线向中国供气， 输气量逐年增长，最终达到每年380亿立方 米，累计合同期30年。 380亿立方米，30年意味着什么？
总结：
•大型设备的健康管理是一个适用范围广，且发展空间很大的知 识服务产品，随着工业智能化管理需求的提升市场空间巨大；
数据压缩
对数据包进行压缩，在保证数据真实的 情况下减少网络传输资源的占用
数据的断点续传
网络发送故障时数据传输的紧急处理， 保证数据稳定传输
多任务采集
针对不同的数据类型和任务进行传输的 控制
基于小波的数据压缩技术 ，压缩比高达10.24
数据传输的断点续传功能
三Байду номын сангаас数据支撑平台
海量数据存储
数据存储
•动力设备异常检测和故障分析是大型设备运维的必要工具，目 前面临着空前的机会，前景无限。
一、研究背景和意义：设备故障诊断的重要性
先进的状态监测和故障诊断技术是实现动力 设备经济高效和安全可靠运行的重要保障
燃
气
轮
机 发
• 单循环效率 40~45%，联合循环 50~60%
• 初温越来越高， 接近材料极限水平 • 系统越来越复杂
数据组织
实现数据的打包和临时存储
多任务采集
主要解决不同任务下（如启停机、正 常运行、发生异常时）的数据采 集策略。
数据标准化和规 范测点对照表
基于OPC客户端 的数据通信协议
数据打包技术
三、数据支撑平台
数据安全高效传输
海量数据的并行传输
数据加密
对被传输的数据进行加密，采用二进制 和VPN技术进行加密
虽然类似的故障诊断工作国内外做了大量的工作，但是，目前国内动力设备基本 只配备了数据服务，故障诊断主要停留在理论研究的阶段；
一、研究背景和意义：科研团队介绍
哈尔滨工业大学 先进动力技术研究所
先进动力技术研究所数据挖掘实验室专注于动力系统智能化管理和控制行业，有超过二十 年的科研经历，并通过和高校、科研院所以及企业的合作,形成了一套完善的动力设备运行维护 的知识服务和健康管理模式。以工业智能化为导向，获得了大量的科研和项目成果 。
系统的分层、模块化设计
火电机组综合管理及运行监 测系统硬件结构
二、系统总体设计
人在回路中的系统架构，计算机进行数据计算和初步分析，在此基础上人进 行最终的决策。
机组档 案库
故障案 例库
各领域 专家库
二、系统总体设计
计算机自动分析模型自学习与能力提升
机组异常报警报告自动生成，降低 人进一步分析的工作量
一、研究背景和意义：需求与机遇
大型设备健康管理系统的基础市场需求： 设备检修和维护： 不论燃机还是汽机还是压气机机等设备，都是单价很高，且处
于工业生产的核心位置，维修维护成本很高，提升检修工作效率是所有企业的刚需 和科研的热点。
智慧化管理趋势：近年越来越热的智慧化生产、工业大数据服务等行业热点
例如：燃机行业面临巨大的发展机会
通过二进制Blob存储来提高数据的存储 和检索效率
数据库分区
使数据进行检索的时候大大缩小检索面 积提高检索效率
多尺度数据提取
网络发送故障时数据传输的紧急处理， 保证数据稳定传输
多任务存储
针对不同的数据类型和任务设计不同的 存储策略
数据库分区存储
基于小波重构的数据提取
数据的二进制 存储
三、数据支撑平台
20世纪90 年代年起
2002年起
2009年起
2011年起
二、系统总体设计
动力设备远程健康管理系统
核心：建设企业级远程数据中心、提供动力设备全面的知识服务和完善
的健康监测系统。
数据支撑平台：搭建高效 可靠的数据采集平台。在 平台端通过接收传感器上 的变送数据，监测机组的 运行情况，并将数据传送 到数据采集服务器上。