風(fēng)電機(jī)盾構(gòu)機(jī)大型設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理

 

什么是故障預(yù)測(cè)健康管理（PHM）

 

故障預(yù)測(cè)與健康管理（Prognosticsand Health Management），利用工業(yè)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)健康狀態(tài)的檢測(cè)、預(yù)測(cè)和管理的系統(tǒng)工程。PHM技術(shù)可以維護(hù)機(jī)械設(shè)備的安全性和可靠性，節(jié)約維修保障成本。PHM可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)很少涉及故障預(yù)測(cè)，不注重大數(shù)據(jù)分析，或者說(shuō)不突出大數(shù)據(jù)分析的能力。其實(shí)這不屬于真正的PHM。當(dāng)時(shí)只有剩余壽命評(píng)估、操作極限監(jiān)測(cè)、傳感器故障檢測(cè)、熄火檢測(cè)、著陸推力評(píng)估、飛行員啟動(dòng)記錄等。缺少故障預(yù)測(cè)功能。PHM技術(shù)是一種基于狀態(tài)的維修技術(shù)，利用先進(jìn)的傳感器采集設(shè)備數(shù)據(jù)，結(jié)合其他有效信息，借助合適的算法模型預(yù)測(cè)目標(biāo)對(duì)象的故障，提供維修支持決策和實(shí)施方案。

 

PHM技術(shù)目的

 

大型設(shè)備由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生故障則會(huì)造成巨大的損失。因此，迫切需要提高復(fù)雜裝備系統(tǒng)的可靠性、可修復(fù)性和安全性。目前故障診斷的工作主要集中在“當(dāng)前”的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)與健康管理的研究則較少。定期維修是一種預(yù)防性維修，維修頻率不易把握，若維修過(guò)于頻繁，雖然保證了設(shè)備的安全性和可靠性，但會(huì)造成資源浪費(fèi)；如果維修間隔過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備的安全性和可靠性又難以保證，失去了預(yù)防性維修的意義。傳統(tǒng)的“事后維修”和“計(jì)劃維修”方法，在應(yīng)對(duì)瞬息萬(wàn)變的新情況時(shí)存在嚴(yán)重不足。“視情維修”和“預(yù)知維修”將故障消滅在萌芽狀態(tài)，成為未來(lái)系統(tǒng)維護(hù)保障的發(fā)展方向。

 

PHM技術(shù)能進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，同時(shí)提供維修保障決策及實(shí)施計(jì)劃；對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行分析并確定其原因，事后維修也可以基于診維修。故障預(yù)測(cè)技術(shù)是比故障診斷技術(shù)更為先進(jìn)的維修保障方式，PHM技術(shù)通過(guò)采用適當(dāng)?shù)墓收项A(yù)測(cè)方法，提升了維修保障系統(tǒng)在準(zhǔn)確時(shí)間對(duì)準(zhǔn)確部位進(jìn)行準(zhǔn)確維修的能力?？梢越档途S修保障費(fèi)用、提高戰(zhàn)備完好率和任務(wù)成功率,通過(guò)減少備件、保障設(shè)備、維修人力等保障資源需求,降低維修保障費(fèi)用通過(guò)減少維修,特別是計(jì)劃外維修次數(shù),縮短維修時(shí)間,提高戰(zhàn)備完好率通過(guò)健康感知,減少任務(wù)過(guò)程中故障引起的風(fēng)險(xiǎn),提高任務(wù)成功率。

 

 

發(fā)展現(xiàn)狀及難點(diǎn)

 

車輛等系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中的一個(gè)重要組成部分。已廣泛應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，比如核電站設(shè)備、制動(dòng)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置等。與此同時(shí)，在石化、能源、制藥、離散制造等設(shè)備運(yùn)營(yíng)上，同樣有著廣泛的應(yīng)用前景，值得關(guān)注。

 

PHM的特點(diǎn)是，必須有海量數(shù)據(jù)分析和健康判斷。數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，而有了數(shù)據(jù)如何分析也是一個(gè)大問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的航空公司，幾十年海量的數(shù)據(jù)，都無(wú)法自己開發(fā)PHM系統(tǒng)。這個(gè)難點(diǎn)就是模型：健康模型實(shí)現(xiàn)困難，而預(yù)測(cè)模型更難。這就是工業(yè)技術(shù)體系，如何將專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，這正是工業(yè)化的核心。

 

通過(guò)采集的設(shè)備狀態(tài)可以準(zhǔn)確了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，從而可以根據(jù)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間調(diào)整維護(hù)計(jì)劃，減少不必要的過(guò)度維護(hù)；通過(guò)采集機(jī)床的振動(dòng)、載荷等數(shù)據(jù)，可以在一定程度上預(yù)測(cè)設(shè)備的零部件是否正常，及時(shí)通知客戶重要的異常情況。未來(lái)，我們將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的分析，使預(yù)測(cè)和管理更加準(zhǔn)確和高效，為企業(yè)設(shè)備提供更好的保障。