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一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，通過工業(yè)無線網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)維護(hù)；包括以下步驟：上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用于監(jiān)控設(shè)備的儀表進(jìn)行參數(shù)配置；儀表根據(jù)該參數(shù)配置采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳感器信息，并將傳感器信息進(jìn)行本地處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過工業(yè)無線網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)上傳至上位機(jī)；上位機(jī)根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；如果得到故障診斷結(jié)果，通過故障報(bào)警通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。
【專利說明】一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，具體地說是一種基于振動(dòng)、電壓、電流、溫度等信號(hào)的用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械(電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等)的無線故障預(yù)診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代流程工業(yè)向大型化、集成化、自動(dòng)化和高速化方向發(fā)展。生產(chǎn)過程對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的可靠性要求越來越高，需要其在惡劣的工況下連續(xù)、高效、長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行。流程工業(yè)中關(guān)鍵設(shè)備的意外故障會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡的災(zāi)難性后果和惡劣的環(huán)境污染。因此，構(gòu)建一種高效、可靠的機(jī)械設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)是降低成本，提高利潤(rùn)，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段。
[0003]傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)方式采用“事后維修”、“定期維修”等維修策略，但這種維護(hù)方式存在的維修不及時(shí)、過修、欠修、整體維修成本過高等問題，“基于狀態(tài)的維修”是一種在不影響生產(chǎn)過程的前提下，綜合利用傳感器、檢測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)及人工智能等技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠查明故障隱患，定位故障根源，預(yù)測(cè)故障發(fā)展趨勢(shì)，提供排除故障策略的一項(xiàng)綜合技術(shù)。
[0004]目前，基于狀態(tài)的維護(hù)由于實(shí)施成本較高，只在大型關(guān)鍵核心設(shè)備中得到了應(yīng)用。對(duì)于中小企業(yè)還有大量的關(guān)鍵設(shè)備處于監(jiān)測(cè)的真空地帶，其日常維護(hù)仍采用定期維修的方式，因此提供一種低成本的基于狀態(tài)的維修的故障診斷解決方案具有重要的應(yīng)用價(jià)值。另夕卜，在大量的已建成的企業(yè)中集成故障診斷系統(tǒng)，布設(shè)電纜不僅成本、施工費(fèi)高，而且系統(tǒng)重新配置難，可靠性低。而工業(yè)無線技術(shù)可以很好的解決這些問題，工業(yè)無線技術(shù)消除了傳統(tǒng)有線測(cè)控系統(tǒng)的死角，拓寬了測(cè)控系統(tǒng)的時(shí)間、空間維度。
[0005]在石化、冶金和電力等企業(yè)中，電機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵等設(shè)備都是關(guān)鍵設(shè)備，需要對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的維護(hù)。這些設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一些故障，比如轉(zhuǎn)子的不平衡或沖擊，零件間的滾動(dòng)及相互摩擦，零件間產(chǎn)生的間隙或松動(dòng)，零件表面產(chǎn)生的剝落或裂紋等等，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電壓、電流、溫度、振動(dòng)等信號(hào)出現(xiàn)異常，因此，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以有效的對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，通過工業(yè)無線網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)維護(hù)；包括以下步驟:
[0008]上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用于監(jiān)控設(shè)備的儀表進(jìn)行參數(shù)配置；儀表根據(jù)該參數(shù)配置采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳感器信息，并將傳感器信息進(jìn)行本地處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過工業(yè)無線網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)上傳至上位機(jī)；
[0009]上位機(jī)根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；如果得到故障類型，通過故障報(bào)警通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。
[0010]所述設(shè)備包括電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)。
[0011]所述參數(shù)配置包括采樣頻率、刷新周期、閾值、儀表工作模式、采集數(shù)據(jù)時(shí)間、傳感器通道號(hào)。
[0012]所述傳感器信息包括電壓、電流、溫度、振動(dòng)信息。
[0013]所述本地處理中，對(duì)振動(dòng)傳感器信息進(jìn)行本地處理包括:
[0014]將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)通過一次積分運(yùn)算得到振動(dòng)速度數(shù)據(jù)，根據(jù)振動(dòng)速度數(shù)據(jù)得到振動(dòng)烈度；
[0015]將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到振動(dòng)加速度的頻譜，根據(jù)頻譜得到指定頻率分量的幅值大小；
[0016]將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮得到壓縮數(shù)據(jù)。
[0017]所述結(jié)果數(shù)據(jù)包括電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)、振動(dòng)烈度、指定頻率分量的幅值大小、壓縮數(shù)據(jù)。
[0018]所述上位機(jī)根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括以下步驟:將結(jié)果數(shù)據(jù)輸入至故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，通過故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、結(jié)果歷史數(shù)據(jù)、閾值和故障類型得到故障類型的故障診斷結(jié)果。
[0019]所述閾值包括電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)、振動(dòng)烈度、指定頻率分量的幅值大小的閾值。
[0020]所述故障報(bào)警還可以通過本地聲光報(bào)警或3G網(wǎng)絡(luò)以手機(jī)信息的形式將報(bào)警信息和維護(hù)建議發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)人員。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0022]1.本發(fā)明采用工業(yè)無線技術(shù)作為組網(wǎng)方式，提高了組網(wǎng)的靈活性，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，消除了傳統(tǒng)有線測(cè)控系統(tǒng)的死角，拓寬了測(cè)控系統(tǒng)的時(shí)間、空間維度。
[0023]2.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的基于狀態(tài)的維護(hù)，提高了設(shè)備維護(hù)的效率，降低了設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用，增強(qiáng)了設(shè)備工作的可靠性。
[0024]3.采用本地聲光報(bào)警和3G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警相結(jié)合的方式，使設(shè)備維護(hù)人員可以隨時(shí)隨地的掌握設(shè)備的當(dāng)前工作狀況，保證了設(shè)備維修的及時(shí)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1本發(fā)明的基于工業(yè)無線技術(shù)的故障預(yù)維護(hù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2本發(fā)明的工業(yè)無線通信示意圖；
[0027]圖3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖4無線變送器工作流程圖；
[0029]圖5故障診斷中心診斷流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]現(xiàn)場(chǎng)儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)，采集不同的數(shù)據(jù)信息，本地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和初步故障診斷，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳至廠級(jí)監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)故障診斷，本地監(jiān)控中心無法識(shí)別的故障可以上交給遠(yuǎn)程故障監(jiān)控中心，由專家進(jìn)行會(huì)診。故障結(jié)果通過本地儀表、監(jiān)控中心等多種方式顯示,并支持3G網(wǎng)絡(luò)智能手機(jī)的結(jié)果傳送。
[0032]一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，無線儀表的工作方式，無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成方式，實(shí)現(xiàn)故障診斷的廠級(jí)故障監(jiān)測(cè)中心和遠(yuǎn)程故障診斷專家服務(wù)中心，支持故障診斷結(jié)果通過3G網(wǎng)絡(luò)以文字、圖表、音頻、視頻等多媒體方式通知設(shè)備維護(hù)人員。整個(gè)故障預(yù)維護(hù)系統(tǒng)可用于電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷和設(shè)備預(yù)維護(hù)。
[0033]本發(fā)明提供一種基于工業(yè)無線的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)解決方案，無線儀表實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)對(duì)象(電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備)的電壓、電流、溫度、振動(dòng)等信號(hào)，對(duì)采集到的信號(hào)在本地進(jìn)行預(yù)處理和初級(jí)信號(hào)分析，通過閾值判斷實(shí)現(xiàn)初級(jí)故障分析和報(bào)警，然后通過無線自組網(wǎng)將壓縮后的時(shí)域、頻域信號(hào)送到廠級(jí)監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)故障高級(jí)診斷，判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，判別故障類別和程度，給出維護(hù)建議，實(shí)現(xiàn)預(yù)維護(hù)。在廠級(jí)診斷中心無法診斷的故障，通過互聯(lián)網(wǎng)送入遠(yuǎn)程故障診斷專家服務(wù)中心，由領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行會(huì)診，然后將診斷結(jié)果返回到廠級(jí)故障診斷中心。故障診斷結(jié)果可以在本地儀表、廠級(jí)監(jiān)控中心、遠(yuǎn)程診斷中心等不同級(jí)別進(jìn)行顯示。支持通過3G網(wǎng)絡(luò)將故障報(bào)警等信息發(fā)送到設(shè)備維護(hù)人員的智能手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全時(shí)空監(jiān)測(cè)。
[0034]圖1是基于工業(yè)無線技術(shù)的故障預(yù)維護(hù)系統(tǒng)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)60、工業(yè)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)40、工業(yè)以太網(wǎng)30和故障診斷與故障報(bào)警通知系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)具體的監(jiān)控需求現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)60可以有多個(gè)，比如可以將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分布于不同車間的系統(tǒng)組態(tài)成各自的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)中采用的無線儀表的種類、數(shù)量根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的性質(zhì)具體確定。來自現(xiàn)場(chǎng)無線儀表的數(shù)據(jù)通過無線通信信號(hào)50連接到無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)40中，由40中的工業(yè)無線網(wǎng)關(guān)41將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)以太網(wǎng)中。廠級(jí)故障診斷中心12對(duì)來自工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的被監(jiān)測(cè)對(duì)象的振動(dòng)、電壓、電流和溫度等信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，確定設(shè)備是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，則定位故障部位，確定故障類型，并給出合理的設(shè)備維修建議。受當(dāng)前人工智能技術(shù)發(fā)展的限制，沒有任何故障診斷專家系統(tǒng)可以解決所有的故障診斷問題，若廠級(jí)故障診斷中心12在故障診斷過程中存在困難，則通過互聯(lián)網(wǎng)20將診斷任務(wù)上送至遠(yuǎn)程故障診斷專家服務(wù)中心13，請(qǐng)求領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)助。領(lǐng)域?qū)＜覍⒃\斷結(jié)果再通過互聯(lián)網(wǎng)20返回給廠級(jí)故障診斷中心12.若廠級(jí)故障診斷中心12發(fā)現(xiàn)故障，則通過故障報(bào)警通知系統(tǒng)14將報(bào)警信息、故障位置、故障類型、建議處理措施等信息發(fā)送給負(fù)責(zé)設(shè)備安全運(yùn)行的設(shè)備維修人員。鑒于目前3G移動(dòng)通信技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，故障報(bào)警通知系統(tǒng)支持多媒體信息傳輸；比如通過手機(jī)短信的形式通知設(shè)備維修人員。無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器11完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)無線儀表和工業(yè)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)40的配置和維護(hù)。通過無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器11可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無線儀表實(shí)現(xiàn)啟停、參數(shù)配置、故障維護(hù)等操作。
[0035]參數(shù)配置包括采樣頻率、刷新周期、閾值、儀表工作模式、采集數(shù)據(jù)時(shí)間、傳感器通道號(hào)；閾值包括振動(dòng)烈度閾值、振動(dòng)加速度頻譜指定頻率分量幅值閾值、溫度閾值、電壓閾值和電流閾值；儀表工作模式包括正常工作模式和節(jié)電模式。
[0036]圖2是本發(fā)明的工業(yè)無線通信示意圖。無線網(wǎng)絡(luò)由工業(yè)無線網(wǎng)關(guān)41、無線路由器42和無線儀表43組成。具體選擇的無線通信技術(shù)可以是WIA (WirelessNetworks forIndustrial Automation)、Wireless HART、ISA100 等方式。無線儀表 43 的類型可以是無線振動(dòng)變送器、無線電流變送器、無線電壓變送器、無線溫度變送器等，具體類型根據(jù)診斷對(duì)象確定。無線儀表43和無線網(wǎng)關(guān)41的通信方式根據(jù)兩者之間的距離確定，若兩者之間的距離在無線儀表43 —跳的距離內(nèi)，則無線儀表43和無線網(wǎng)關(guān)41直接通信；若兩者之間的距離大于一跳的距離，則在無線儀表43和無線網(wǎng)關(guān)41之間合適的位置安裝無線路由器42對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼。無線網(wǎng)絡(luò)40是一種自組織mesh網(wǎng)絡(luò)，支持設(shè)備的自動(dòng)加入、退出。因此，網(wǎng)絡(luò)具有配置容易，可靠性高。
[0037]圖3是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)由被檢測(cè)對(duì)象69、傳感器62、64、66、68、無線變送器61、63、65、67組成，傳感器將有助于故障診斷的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，比如，信號(hào)可以是電壓、電流、溫度、振動(dòng)信號(hào)，當(dāng)然不限于這些信號(hào)，也可以是聲音、圖像等其他信號(hào)，具體類型要根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的類型和擬診斷的故障性質(zhì)確定。例如，若監(jiān)測(cè)對(duì)象69為一個(gè)由電機(jī)-水泵構(gòu)成的機(jī)組，對(duì)其進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)是可以利用電壓傳感器64、電流傳感器66分別監(jiān)測(cè)被測(cè)對(duì)象69中電機(jī)的電壓和電流，并將傳感器檢測(cè)到的信號(hào)送無線電壓變送器63、無線電流變送器65進(jìn)行處理；利用溫度傳感器62對(duì)機(jī)組負(fù)載端電機(jī)的軸瓦溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將信號(hào)送無線溫度變送器61進(jìn)行處理；利用多個(gè)振動(dòng)傳感器68對(duì)機(jī)組多個(gè)測(cè)點(diǎn)的X、Y、Z向的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，將結(jié)果送到多個(gè)對(duì)應(yīng)的無線振動(dòng)變送器67進(jìn)行處理。各個(gè)無線變送器處理后的數(shù)據(jù)通過無線信號(hào)送入工業(yè)無線通信網(wǎng)絡(luò)40在無線振動(dòng)變送器中進(jìn)行的信號(hào)處理可以是閾值判斷、時(shí)域信號(hào)壓縮、頻域信號(hào)快速傅里葉變換(FFT)分析等。
[0038]閾值判斷具體為:若溫度、電壓、電流信號(hào)的大小和振動(dòng)信號(hào)制定頻率分量的幅值大于上位機(jī)制定的閾值，則本地報(bào)警，并將報(bào)警信息上傳至上位機(jī)；
[0039]時(shí)域信號(hào)壓縮具體為:采用小波變換對(duì)需要傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，減小需要通過工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，在上位機(jī)采用相應(yīng)的解壓縮算法，還原時(shí)域振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)。
[0040]振動(dòng)加速度信號(hào)快速傅里葉變換(FFT)分析具體為:對(duì)采集的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行FFT變換，得到振動(dòng)加速度信號(hào)的頻譜，根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的設(shè)備運(yùn)行的基頻，計(jì)算指定頻率分量(比如:0.5倍頻、I倍頻、2倍頻、3倍頻、4倍頻、5倍頻等)幅值的大小。
[0041 ] 圖4是無線變送器工作流程圖。無線振動(dòng)變送器一般為電池供電，為了降低功耗，提高電池的使用壽命，變送器上設(shè)置有電源管理功能，變送器根據(jù)設(shè)定的刷新周期，啟動(dòng)變送器完成數(shù)據(jù)采集、分析、數(shù)據(jù)發(fā)送等處理工作。在初始化72中裝載啟動(dòng)程序，載入配置參數(shù)，識(shí)別當(dāng)前操作指令。無線變送器開始71工作對(duì)無線變送器硬件各模塊上電，初始化72完成后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集73，數(shù)據(jù)采集過程包括A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)標(biāo)定等操作；數(shù)據(jù)標(biāo)定是根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量和ADC的電壓分辨率及振動(dòng)傳感器的分辨率得到振動(dòng)信號(hào)大小。然后進(jìn)入下一步74進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和本地閾值判斷階段，數(shù)據(jù)處理包括時(shí)域信號(hào)分析和頻域信號(hào)分析，數(shù)據(jù)壓縮處理，降低無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，提高電池使用壽命，儀表本地進(jìn)行簡(jiǎn)單的閾值比較，包括電壓、電流、溫度、振動(dòng)閾值，若超限則進(jìn)行本地報(bào)警75，通過報(bào)警聲音的方式通知設(shè)備維護(hù)人員。然后無線振動(dòng)變送器啟動(dòng)無線收發(fā)模塊，開始連接無線網(wǎng)絡(luò)76，網(wǎng)絡(luò)連接完畢啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸77，傳輸電壓、電流、溫度時(shí)域數(shù)據(jù)，振動(dòng)信號(hào)分析結(jié)果數(shù)據(jù)及壓縮后的振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)域數(shù)據(jù)，無線變送器結(jié)束一個(gè)工作周期78,等待下一個(gè)工作周期的開始；在廠級(jí)故障診斷中心和遠(yuǎn)程故障診斷中心進(jìn)行高級(jí)的故障診斷分析。其中:振動(dòng)信號(hào)分析數(shù)據(jù)為振動(dòng)烈度和振動(dòng)加速度信號(hào)頻譜中指定頻率分量的幅值大小。指定頻率為上位機(jī)根據(jù)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)速和擬診斷的故障類型設(shè)定的頻率。
[0042]圖5是故障診斷中心流程圖。進(jìn)入故障診斷過程81后，來自現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)變送器的數(shù)據(jù)首先進(jìn)入廠級(jí)故障診斷82，若在廠級(jí)故障診斷中心無法處理的疑難雜癥則通過互聯(lián)網(wǎng)送入遠(yuǎn)程的故障診斷專家服務(wù)中心，在遠(yuǎn)程故障診斷83中由領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)故障表現(xiàn)進(jìn)行會(huì)診，并將診斷結(jié)果返還給廠級(jí)故障診斷中心，若診斷后發(fā)現(xiàn)有故障或潛在的故障則進(jìn)入故障報(bào)警84和通知設(shè)備維護(hù)人員85通知相關(guān)的設(shè)備維護(hù)人員；結(jié)束本次故障診斷86。
[0043]廠級(jí)故障診斷中心具體為含有結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、結(jié)果歷史數(shù)據(jù)、閾值和故障類型的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)；將結(jié)果數(shù)據(jù)輸入至故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，通過故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、結(jié)果歷史數(shù)據(jù)、閾值和故障類型得到故障診斷結(jié)果。閾值包括電壓、電流、溫度、振動(dòng)烈度、振動(dòng)加速度頻譜中制定頻率分量的閾值。診斷數(shù)據(jù)庫(kù)中還存有診斷結(jié)果對(duì)應(yīng)的維護(hù)信息，用于協(xié)助設(shè)備維修人員實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)，隨報(bào)警信息發(fā)送給設(shè)備維護(hù)人員。
[0044]診斷數(shù)據(jù)庫(kù)的診斷通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，例如:若振動(dòng)信號(hào)的頻譜內(nèi)出現(xiàn)2倍頻、3倍頻等高次諧波，振動(dòng)不穩(wěn)定；振動(dòng)方向?yàn)閺较颉⑤S向，則故障類型為電機(jī)轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)橫向裂紋；若振動(dòng)信號(hào)的頻譜出現(xiàn)0.5倍頻，振動(dòng)穩(wěn)定，振動(dòng)方向?yàn)檩S向，則故障類型為油膜渦動(dòng)；若振動(dòng)信號(hào)的頻譜出現(xiàn)2倍頻，頻率分離幅值隨轉(zhuǎn)速的增加而增加，則故障類型為不對(duì)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于，通過工業(yè)無線網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)維護(hù)；包括以下步驟: 上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用于監(jiān)控設(shè)備的儀表進(jìn)行參數(shù)配置；儀表根據(jù)該參數(shù)配置采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳感器信息，并將傳感器信息進(jìn)行本地處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過工業(yè)無線網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)上傳至上位機(jī)； 上位機(jī)根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；如果得到故障類型，通過故障報(bào)警通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述設(shè)備包括電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述參數(shù)配置包括采樣頻率、刷新周期、閾值、儀表工作模式、采集數(shù)據(jù)時(shí)間、傳感器通道號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述傳感器信息包括電壓、電流、溫度、振動(dòng)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述本地處理中，對(duì)振動(dòng)傳感器信息進(jìn)行本地處理包括: 將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)通過一次積分運(yùn)算得到振動(dòng)速度數(shù)據(jù)，根據(jù)振動(dòng)速度數(shù)據(jù)得到振動(dòng)烈度； 將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到振動(dòng)加速度的頻譜，根據(jù)頻譜得到指定頻率分量的幅值大小； 將振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮得到壓縮數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述結(jié)果數(shù)據(jù)包括電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)、振動(dòng)烈度、指定頻率分量的幅值大小、壓縮數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述上位機(jī)根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括以下步驟:將結(jié)果數(shù)據(jù)輸入至故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，通過故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、結(jié)果歷史數(shù)據(jù)、閾值和故障類型得到故障類型的故障診斷結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述閾值包括電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)、振動(dòng)烈度、指定頻率分量的幅值大小的閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于工業(yè)無線技術(shù)的設(shè)備故障預(yù)維護(hù)方法，其特征在于:所述故障報(bào)警還可以通過本地聲光報(bào)警或3G網(wǎng)絡(luò)以手機(jī)信息的形式將報(bào)警信息和維護(hù)建議發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)人員。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK103913193SQ201210592103
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】曾鵬, 張延宇, 趙雪峰, 李金英, 劉忠強(qiáng), 楊光 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所