分布式设备状态监测应用的全新企业级解决方案 - 智能维护与故障诊断系统

突发性 维护
有限的可视化
先进感应
故障 预防
维护的演进
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12
智能维护系统
ni.com
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NI状态监测解决方案架构
NI InsightCM™ Enterprise
NI状态 监测系统
（基于NI CompactRIO）
InsightCM™ Server
企业基础设施
• • • • 数据分析 系统管理 设备和用户身份验证 数据管理
ni.com
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NI状态监测解决方案架构
NI InsightCM™ Enterprise
NI状态 监测系统
（基于NI CompactRIO）
InsightCM™ Server
企业基础设施
• • • • 数据分析 系统管理 设备和用户身份验证 数据管理
数据库历史 记录
InsightCM™数据浏览器
• 远程分析和可视化采集的数据 • 实时监测 • 包含标准振动图
•
•
ni.com
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预诊断
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
置信度
用于性能 退化评估 (CV ~ 0-1)
用于多个组件的退化监测
健康雷达图
用于潜在问题和 模式识别
健康图
风险雷达图
用于优化维护决策
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31
NI LabVIEW Watchdog Agent Toolkit
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8
设备状态监测的应用领域
市场和设备 需要监测和维护的设备：
发电机 变压器
电缆
变电站
风机
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核电站
• 工业燃气轮机 • 航空燃气轮机 • 蒸汽轮机 • 水轮机 • 风力涡轮机 • 锅炉 • 发电机 • 压缩机 • 鼓风机/风扇 •泵 • 电动机 • 往复式压缩机 • 碎石机/粉碎机 • 造粒机/挤出机 • 齿轮
$1,400
$1,200
$1,000
$800
$600
$400
$200
$0
ni.com
'85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 14
周期和事件记录功能+自动数据 流盘
稳态3600 RPM （周期） 上限3450
数据流
下限750 RPM（周期）
分钟
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NI状态监测解决方案架构
NI InsightCM™ Enterprise
NI状态 监测系统
（基于NI CompactRIO）
InsightCM™ Server
企业基础设施
NI 设备在线状态监测及预测性维护 解决方案
NI区域工程师 孙瑜 yu.sun@ni.com
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National Instruments 公司概况
销售额： 12.4亿美元（2014年） 全球运营： 近7 ,080名员工遍布大约50个 国家 广泛的客户基础： 每年为35,000家公司 提供服务 行业多样性： 没有一个行业的营业额超 过总营业额的15% 文化： 被最佳职场研究所评选为全球25 大最适合工作的跨国公司
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周期和事件记录CompactRIO系统
多个配置选项
动态模块 高达8个（24个通道） 高达6个（18个通道） 高达2个（6个通道） --静态模块 --1个或2个 多达6个 高达8个
各种传感器类型
动态加速度、速度、 位移和电压波形模块 9232 静态电压 9205 9207 9229 9239 电流 9207 9208 温度 9211 9213 9214 9217 数字输入 9425 9426 其他 9219 3通道DSA +/-30V 16通道差分输入 8V / 8路电路通道 4通道模拟输入+/- 60V 4通道模拟输入+/- 10V 8V / 8路电路通道 16通道4-2-mA 4通道热电偶 16通道热电偶 16通道高精度热电偶 4通道RTD 32通道漏极数字输入 32通道源极数字输入 通用支持（V, mA, Ω, 开路触点、数字输入、热电偶、RTD）
专业的系统联盟商
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ni.com
National Instruments的愿景
图形化系统设计
测试测量
数据采集 自动化测试系统 射频测量 分布式监测 机器视觉检测 测控系统 实时监测与控制 硬件在环仿真
控制
自定义控制 运动控制 机器人设计 风电与智能电网控制
借助统一的图形化开发平台实现测试测量与控制应用
预测性
• 振动 • 石油 • 红外热 • 电机
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传统机械设备诊断的标准方法
60,000次巡检/月
传统方法 • 劳动密集且低效 • 减少的劳动力 • 将工人送到危险的场所
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智能维护系统
传统
预先安排的 维护
手动操作 在线连续监测
智能
性能降级
故障
z
独立式系统
集成式系统
性能 预测
• •
积分/微分 英制单位与公制单位支持
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ni.com
用于状态监测的专业软件
Watchdog Agent™预测工具包
NI声音和振动测量套件
基于实际信号的系统建模
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机器学习算法和测试工具
与美国智能维护系统中心 (IMS)合作
•
智能维护系统由李杰教授首先提出，是旨在保证设备系统“近零故障”(NearZero Breakdown)的理念，推动预测性诊断维护及健康管理技术应用于工业生 产中。 2001 年美国威斯康星大学和密歇根大学在美国国家自然科学基金资助下，联 合工业界成立了“智能维护系统（ Intelligent Maintenance Systems IMS）中 心。 2011 年，通过美国国家仪器向全球发布了其 Watchdog Agent®工具包软件产 品，已取得多项重要发明专利，涉及机械设备系统、风力发电、工业制造、电 动汽车电池等应用领域。
详细数据描述
时间波形查看器
频谱图 • 包含瀑布图、轨道图和 完整频谱图 • 谐波/旁瓣游标 24
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根据数据得出结论
最大化当前视图
NI InsightCM™数据浏览器
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25
根据数据得出结论：
NI InsightCM™数据浏览器
速度趋势 波特图
数据流模式
轨道图 • 显示多个平面的多个轨道
轴中心线
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根据数据得出结论
数据流模式
NI InsightCM™数据浏览器
ni.com
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分析功能
•
•
•பைடு நூலகம்
均方根、峰峰值、真峰值、绝 对峰值 直流差、波峰因数 频段
• • • • •
真峰值
峰峰值
绝对峰值 均方根
1x Mag/Phase 2x Mag/Phase 高频（1kHzFmax） 次同步（.2.8阶） 自定义： 适用于定义轴承故障 频率 （BPFO、BPFI等）
数据库历史 记录
InsightCM™数据浏览器
• 远程分析和可视化采集的数据 • 实时监测 • 包含标准振动图
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集成式企业软件
NI InsightCM™服务器
InsightCM™服务器软件
• • • • 数据分析 系统管理 设备和用户身份验证 数据管理
InsightCM™ Enterprise Gateway
2000
cRIO, NI-9233, 声音和振动 测量套件
2007 2006
FAG ProCheck
2012 2011
振动记录仪 参考范例
2014
声音与振动工具包
– 用于振动的信号分析–
成员机构
• MFPT • Vibration Institute • IMS Center • NIRE • PHM Society • TurboMachinery Lab • Awea • IEEE Reliability
Plot-0 100 126 125 123 111 90 160 400 92 90
95
90
85
80
75
108
100 114
10/7/2007 9:17:30.977 AM
传统方法 • 劳动密集且低效 维护PM • 减少的劳动力 在线处理数据 • 将工人送到危险的场所
101 55 0 100 72 0 3.00 day s 10/10/2007 9:17:30.977 AM
振动数据分析和算法
报警 集成至第三方记录仪 数据老化和存储规则
•
ni.com
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系统管理特性
•
基于Web的采集节点配置
• •
自动模块检测 基于模板的配置
•
•
基于Web的测试面板，用于 调试支持 设备布局定义页面
ni.com
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系统管理特性
• • •
增强功能发布时可远程更新采集系统 用于固件版本的配置管理 IT系统控制台
员工振动分析师认证
eZ-TOMAS/ Iotech DSA ni.com包含300多个案例分析
ni.com
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NI 模块化、开放式硬件平台广泛用于工业领域
传统发电及风 电、核电
轨道交通
石油 与 天 然 气
工业机械
重型设备
基于PC平台设备
NI C o m p a c t DAQ
PXI模块化仪器
NI CompactRIO
所有人 技术员 VibAnalyst VibExpert
•
•
cRIO安全远程密码(SRP)和权限认定，以实现安全的设备 连接 浏览器和服务器之间的SSL加密
ni.com
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监测系统功能
周期和事件记录
• •
瞬态、周期和事件记录
•
•
•
通过智能监测实现连续监测 多种触发模式： 用户发起、时 间和运行条件 门控采集可确保仅在机器处于已 知状态时采集数据 板载缓冲可捕获某个事件之前发 生的事件
Polar Plot
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Orbit Plot
Tabular List
6
Cascade Plot
Waterfall Plot
NI专注于状态监测应用长达15年
阶次分析工具包 NI-9234 DSA C系列模块 NI-9232 CM C系列 模块
NI InsightCM™ Enterprise
2004
• • •
错误、消息、追踪点记录 系统配置 历史记录管理
ni.com
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数据管理和分析特性
• •
•
报警控制面板 数据历史记录集成 数据老化，以自动压缩数据
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用户安全和身份验证
•
•
使用现有企业LDAP/活动目录，以实现身份验证和集中的 角色管理 为授权的用户定义的内置角色
• • • •
2
National Instruments 中国
•
NI中国分公司
• •
• •
上海 北京 广州 青岛 成都 苏州 武汉 深圳 业务涵盖销售、市场、售前咨询、技术支持、客户 服务与培训等 遍布全国各地的区域工程师网络 专业、热情的技术支持团队 上海 西安
•
NI中国研发中心
•
•
NI中国地区系统工程部
•
•
• • • • 数据分析 系统管理 设备和用户身份验证 数据管理
数据库历史 记录
InsightCM™数据浏览器
• 远程分析和可视化采集的数据 • 实时监测 • 包含标准振动图
ni.com
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根据数据得出结论
站点层次结构 播放数据
周期数据 模式
NI InsightCM™数据浏览器
特征值趋势查看器 数据注释
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• 变压器 • GIS • 电力电缆 • 高压断路器 • 容性设备 • 阀门 • 管道 • 仪器 • HVAC • 匀浆机 • 回转炉 • 离心机 • 冷却塔 • 涡轮增压器 • 其他
现有设备状态信息通过手动获取
操作员日志
需要： 更高的设备信息集成度 和可视化程度。
工程 检验和 评估
性能测试和 监测 工作记录和事件
管理数据 配置和监测节点 认证用户和设备 与IT设施集成
ni.com
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NI状态监测解决方案架构
NI InsightCM™ Enterprise
NI状态 监测系统
（基于NI CompactRIO）
InsightCM™ Server
企业基础设施
• • • • 数据分析 系统管理 设备和用户身份验证 数据管理
数据库历史 记录
InsightCM™数据浏览器
• 远程分析和可视化采集的数据 • 实时监测 • 包含标准振动图
ni.com
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NI InsightCM™ Enterprise软件套件
具有紧密集成的硬件选件的状态监测部署软件解决方案可帮助公司了解旋转机 械的健康状态，便于操作和维护。
采集动态和静态数据 分析波形数据 可视化原始数据和结果 生成和管理报警
ni.com
4
National Instruments
• 每年为超过35000家客户公司提供服务与解决方案 • 用户遍及全球，包括90%的财富500强制造型企业 • 所覆盖的行业中，没有一个行业的销售额超过公司总销售额的15%
ni.com
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NI 作为机器状态监测供应商
• • • •
•
•
声音与振动分析是NI最主的要业务方向之一 16%的销售收入被投入研发 针对声音、振动领域推出的专业软硬件产品 超过30年的行业经验 一流的专家和软件开发人员 全球化的技术服务团队
（用于将标签导出到外部软件）
InsightCM™ Systems Manager
（基于web的客户端）
运行于基于Windows的服务器的企业软件
系统管理
• •
安全
• • •
数据分析
•
数据管理
• • •
CompactRIO系统健康和状态监测系统 用于大型系统计数的部署图像管理 设备配置
安全通信 用户和设备身份验证 用户档案管理