1、故障预警系统,演讲人：孙猛,目 录,概述 传统软件同预警软件比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、路线及范围,名称：Failure Prognostic System（FPS）故障预警系统,工作方法采集设备所有测点的海量历史数据建立模型计算实时数据预估值比较实际值和预估值的偏差，异常时产生预警,概述 FPS系统运用保存在企业基础信息系统中（DCS、厂级实时数据库等）的设备原始海量运行数据，通过数据挖掘技术中的多元回归、主分量分析等技术，在相似性理论支持下，转化成动态的设备在线模型。将动态设备模型计算生成的实时预估值和设备测点的实测值进行比较，并根据比较结果发布设备早期故障状态预警。,概述,
2、故障预警系统，对海量数据进行挖掘和分析，预知设备异常，在设备损坏前，提前数周进行预警，使专业人员有充足的时间进行状态检修。,必要性,目 录,概述、必要性 预警系统同传统方法比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、路线及范围,传统方法与FPS动态预警比较,设备正常状态,设备劣化状态,设备故障,因为现有的监测手段观测不到设备的劣化状态，不能对历史数据和设备工况进行分析，触发报警时已太晚！,故障开始,设备正常状态,开始劣化,现有的传感器观测设备看起来一直正常,损失,设备损坏或非停,未发现设备劣化状态,报警,直到故障发生，才报警,传统方法,传统方法监测的故障生命周期,预警系统根据历史数据，针对设备建
3、立个性化高保真的模型，从系统上线时开始监测,设备劣化状态,捕捉故障早期征兆，触发预警发现设备故障,分析,通知,解决,机组恢复正常运行状态,预见性分析使电厂可以主动维护设备，节约时间和费用，避免了设备损坏及机组非停等严重损失。,设备正常状态,开始劣化,提前预知性检修，设备恢复正常状态，避免了设备损坏和非计划停机,触发预警,检修完成,预警系统,引入预警 - 预见性分析模式,目 录,概述、必要性 传统软件同预警软件比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、路线及范围,案例分析 - 凝泵电机轴承温度过高案例,01/0102/20设备正常状态,02/2003/20劣化低频状态,03/2004/01劣化高
4、频状态,04/01凝泵A跳泵设备损坏,1#机组凝泵A电机轴承振动,1#机组凝泵A电机轴承温度1,1#机组凝泵A电机轴承温度2,1#机组凝泵A电流,没有故障预警系统时故障触发及处理方式,热工定值（固定报警）,没有预警系统时，设备一直运行，直到4月1日，电机轴承温度超过热工定值90度，凝泵A跳泵，造成了设备损坏，甚至有可能引起机组非停。,只监视单一测点，与其他测点无关联,2月21日,4月1日,从2月21日到4月1日的劣化状态未被发现,02/2003/20劣化低频状态,03/2004/01劣化高频状态,04/01凝泵A跳泵设备损坏,1#机组凝泵A电机轴承振动,1#机组凝泵A电机轴承温度1,1#机组凝
5、泵A电机轴承温度2,1#机组凝泵A电流,预警系统于1月1日正式上线，监视设备运行状态,热工定值（固定报警）,01/0102/20设备正常状态,故障预警系统上线后故障触发及处理方式,预警系统综合所有测点建立模型，可以自定义观察、监视设备任意测点信息,01/0102/20设备正常状态,02/2003/20劣化低频状态,03/2004/01劣化高频状态,04/01凝泵A跳泵设备损坏,1#机组凝泵A电机轴承振动,1#机组凝泵A电机轴承温度1,1#机组凝泵A电机轴承温度2,1#机组凝泵A电流,热工定值（固定报警）,2月21日分析人员发现凝泵A电机轴承温度1，2，振动，电流出现预警。观察趋势发现能够正常跟
6、踪，检修人员现场检查后，未发现设备损坏，数值在正常范围内，确认预警事件，建议延期观察。,2月21日,其后，在2月21日到3月20日之间多次发现预警产生，但现场凝泵A在运行，未停下来查找具体原因。,期间，电机轴承温度实际值与估计值多次偏离3度以上(动态报警带上限为3度，超出则预警) ，从50多度突然增大到60多度，设备已经开始劣化，但远远未达到90度的固定报警热工定值。,01/0102/20设备正常状态,02/2003/20劣化低频状态,03/2004/01劣化高频状态,04/01凝泵A跳泵设备损坏,1#机组凝泵A电机轴承振动,1#机组凝泵A电机轴承温度1,1#机组凝泵A电机轴承温度2,1#机组
7、凝泵A电流,热工定值（固定报警）,电机轴承温度实际值与估计值频繁偏离3度以上，达到70度以上，仍未达到90度的固定报警热工定值，普通软件无法检测到劣化状态。,3月21日分析人员发现预警事件频率大幅增加，数值明显异常，偏离程度增大。当即命令相关人员启动凝泵B，停运凝泵A，拆开凝泵A电机轴承，查找原因。经检查发现电机轴承磨损十分严重，必须马上更换才能继续使用。,3月21日,01/0102/20设备正常状态,02/2003/20劣化低频状态,03/2004/01劣化高频状态,04/01凝泵A恢复备用,1#机组凝泵A电机轴承振动,1#机组凝泵A电机轴承温度1,1#机组凝泵A电机轴承温度2,1#机组凝泵
8、A电流,热工定值（固定报警）,经过检修处理更换，凝泵A于4月1日恢复正常，恢复备用状态。其后，再次运行后，发现设备状态已恢复正常。,4月1日,避免了一次由于电机轴承损坏而引起的凝泵跳泵，甚至可能导致机组非停的事故，挽回了大量的经济损失。,思考分析以下预警事件触发时设备可能存在的故障,完全偏离,渐变增大偏离,突然性持续偏离,周期性偏离,紊乱性偏离,案例分析 - 其他事件思考,目 录,概述、必要性 传统软件同预警软件比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、路线及范围,系统作用,目 录,概述、必要性 传统软件同预警软件比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、路线及范围,原理概述,故障预警系统运用
9、涵盖设备所有测点和所有正常工况的海量历史数据建立模型；经过相似性原理计算出测点预估值，预估值代表了测点正常状态下的取值；通过实时的实际值同预估值进行比较，当偏差过大时，说明数据异常，产生预警。,系统原理,包含设备所有测点建立模型。测点参数取值代表了设备工况，当所有测点数据取值正常时，此工况即为正常运行工况。通过实时工况与正常工况进行对比计算，分析实时工况是否正常。,1. 工况预判,运用核心算法将知识库中的所有正常工况同实时工况进行计算，得出所有正常工况对应实时工况的权值。权值显示了对应正常工况与实际工况的相近程度，从而对实际工况进行模拟计算。,2. 权值计算,根据相似性原理和权值，通过综合计算
10、所有正常工况与实时工况的相似度，计算生成实时工况的预估值。因为工况包含所有测点参数，所以预警系统针对设备每个测点的预估值不仅取决于该测点长期的历史运行规律，同时也取决于该测点和其他测点之间的关联相似度，屏蔽了干扰信号对预测值的影响，大大增强了预测值的精确度和可靠性。,3. 相似预估,动态预警带,传统报警上限,传统报警下限,早期预警,预警系统通过模型计算产生预估值，对预估值设定阈值，以预估值为核心，阈值为振幅，时间为横坐标，形成动态报警带。根据该设备过去的运行工况，通过多变量模式识别，发现设备异常的早期征兆。动态预警包含： 过去的设备行为； 多种运行工况； 多种系统状态； 设备全部测点共同影响模型，每一测点预估值均与其他测点相关。,4. 动态预警,测点A,目 录,概述、必要性 传统软件同预警软件比较 案例分析 系统作用 原理 工作流程、 范围,系统工作流程,系统实施范围,谢 谢,
