1、故障预警系统演讲人：孙猛目 录l 概述l 传统软件同预警软件比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 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l 采集设备所有测点的海量历史数据建立模型l 计算实时数据预估值l 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
2、预警。概述1l 发电企业中，设备运行好坏至关重要，设备故障对整个系统影响巨大l 传统办法-事后分析，损失已经形成2l 实时数据库中海量数据堆积，现有软件缺乏应用，需要挖掘和分析l 利用数据建立预知模型进行预警3l 通过预警系统能够提高管理水平，让检修进入到数字化时代故障预警系统，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l 概述、必要性l 预警系统同传统方法比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 工作流程、路线及范围传统方法与FPS动态预警比较太迟，损失已无法挽回根据设备所有关联测点建立模型传统方法监测单独测点，固定
3、报警预警系统监测所有测点，早期发现数周时间内可制定检修计划，修复设备，使设备恢复正常状态测点A测点B测点C测点D提前数周发现设备劣化状态进行预警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！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，针对设备建立个性化高保真的模型，从系统上线时开始监
4、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，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。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预警系统引入预警-预见性分析模式目 录l 概述、必要性l 传统软件同预警软件比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 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/
5、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11#机组凝泵A电机轴承温度21#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月月21日日4月月1日日从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11#机组凝泵A电机
6、轴承温度21#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11#机组凝泵A电机轴承温度21#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踪，检修人员现场检查后，未发现设备损坏，
7、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11#机组凝泵A电机轴承温度21#机组凝泵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
8、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11#机组凝泵A电机轴承温度21#机组凝泵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
9、，再次运行后，发现设备状态已恢复正常。4月月1日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l 概述、必要性l 传统软件同预警软件比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 工作流程、路线及范围设备健康状态监测1根据早期预警进行状态检修2检修优化4指导人员关注重点劣化设备3 3科技创新6合理安排大小修计划，防止过度检修3 5系统作用目 录l 概述、必要性l 传统软件同预警软件比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 工作流程
10、、路线及范围原理概述l 故障预警系统运用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；l 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；l 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l 包含设备所有测点建立模型。l 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。l 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l 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。l 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
11、计算。2.权值计算l 根据相似性原理和权值，通过综合计算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。l 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l 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。l 动态预警包含：过去的设备行为；多种
12、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l 概述、必要性l 传统软件同预警软件比较l 案例分析l 系统作用l 原理l 工作流程、范围设备选择监视设备人员分析专业人员对预警信息进行分析判断 查找原因通知设备负责人查找具体原因 处理针对设备劣化程度提前安排检修 建模针对设备创建个性化的动态模型采集数据数据库从实时数据库采集实时数据 界面友好的可视化界面系统工作流程实施范围汽轮机锅炉汽水系统发电机一次风机主变压器送风机凝汽器引风机给水加热器FGD增压风机锅炉给水泵空气预热器炉水循环泵磨煤机循环水泵前置泵凝结水泵定子冷却水泵燃油泵闭式循环冷却水泵或其他可检测设备根据实际情况讨论添加系统实施范围
