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面向服务架构的旋转机械智能诊断维修系统及工程应用研究

刘文彬  
【摘要】:流程工业装备日趋大型化、高速化、自动化和智能化,特别是广泛应用于石化、冶金、电力等流程工业中的高速透平驱动机械、大型离心式压缩机、通风机、过滤机以及离心泵等重大装备与生产工艺紧密相连,形成相互影响的庞大系统。这类系统一旦发生故障可能导致重大事故,并造成巨大经济损失。随着状态监测技术、早期预警技术、故障诊断分析技术和维修技术的理论研究发展及工程应用普及,对保障机组安全稳定运行、提高机组使用效率、延长机组使用寿命起到了重要的作用。 随着国家“信息技术改造传统产业”的方针,各个企业不断加大对信息化建设的投入。但是,对于流程工业的设备安全风险管理信息化建设,不应简单理解为仅仅是上述各种技术及其工程应用的简单堆加,而是需要结合流程工业的特点、结合企业设备管理模式,建立一套可将上述各种技术有机集成的设备安全风险管理流程及体系结构,并形成一套既能包括设备基础管理、运行和检维修管理的主要功能,又能够整合各监测软件、专业分析软件,体现先进的管理理念,切实提高设备管理水平、降低企业设备运行风险、提高维修可靠性、降低维修成本的完整解决方案。 本课题以设备诊断工程理论为指导,以流程工业旋转机械为研究对象,以旋转机械智能维修技术为研究主线,以提高大型旋转机械运行故障早期预警系统实时性、鲁棒性,提高大型离心透平压缩机故障诊断准确性以及故障诊断专家系统框架可扩充性,提高企业维修的计划性、维修的可靠性、降低维修成本为目标开展本文的各项研究内容,并在理论研究的基础上研制了“基于风险的动态智能维修平台”,在大型炼化企业推广应用。现将具体研究内容概要介绍如下: 1)提出了基于“PDCA"(Plan(计划)—Do(执行)——Check(校核、分析)—Action(反馈及持续改进))戴明环的流程工业企业智能维修与安全风险管理流程,研究基于面向服务架构(Service-Oriented Architecture简称SOA)的新型企业级系统集成软件架构模型,并在此模型基础上研制开发了“基于风险的动态智能维修平台”。该平台可将企业在役运行的各种状态监测、故障诊断分析、风险分析,维修管理、资产管理等系统有机集成。并通过该平台所提供的业务流程及功能服务将企业的工程资产管理与设备安全风险管理相结合,逐步通过流程整合业务,形成设备安全风险管理机制。 2)分析了传统的以可靠性为中心的维修理论在流程工业应用中存在的局限性和不足,提出了旋转机械基于风险的动态智能维修理论及方法。 3)研制并开发运行故障早期预警系统。根据旋转机械各种典型故障特点,从故障诊断角度出发,有针对性的提取并分类组合监测预警特征参数集。并在此基础上,设计了由常规报警、快变报警、缓变报警有机结合的智能报警系统。同时,针对目前运行故障早期预警系统中特征参数报警阈值选取困难、误报率高、灵敏性低等问题,研究并建立特征值报警门限自学习系统,实现对特征参数集微小变化、变化趋势的实时捕捉。 4)针对目前透平驱动离心式压缩机故障诊断专家系统的局限性和存在的问题,研究并设计了基于D-S证据理论的旋转机械故障诊断专家系统构架。该系统构架利用面向服务架构(SOA)实现多维诊断知识获取从而提高诊断的可靠性。提出了基于企业服务总线的故障诊断数据及知识融合体系拓扑结构。在分析透平驱动离心式压缩机故障机理的基础之上,总结了透平驱动离心式压缩机组用于故障诊断分析的故障空间以及征兆空间,提出了基于D-S证据理论的证据体与目标命题的融合推理规则和算法。


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