《依托远程监测技术加强设备远程管理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《依托远程监测技术加强设备远程管理（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、依托远程监测技术，加强设备远程管理刘成博士（深圳市创为实技术发展有限公司）摘要 本文中，笔者结合国内电力行业集团公司设备管理、状态监测和故障诊断的现状和存在的主要问题，提出了一种依托最新的远程监测技术，拓展设备信息化管理的新思路。在此基础上，本文介绍了基于广域网及大规模数据仓库的设备远程监测管理中心的实施情况及关键技术，并展望了远程监测中心的实施前景。关键词 电力行业，远程监测技术，设备管理，状态监测、故障诊断1 远程中心的实施背景随着中国加入WTO，中国企业开始逐步融入国际竞争。电力行业作为关系到国民经济发展和国家安全的重要行业，在竞争的压力下，对效益的追求日益强烈。企业生产装置的“安、稳、
2、长、满、优”运行与企业的效益息息相关。其中，大型机组是生产装置中的“心脏”设备，大机组运行好坏直接关系到生产装置的长周期运行能力。因此，近年来企业采取了众多措施来提高设备的可靠性，提高设备运行管理和维护维修的水平。在维修策略上，由原来的定时维修和事后维修逐步向预知维修和状态检修发展。维修策略的改进需要有状态监测技术和设备作为保障。机组状态监测就是这些技术的一个部分。对于大机组来说，离线监测由于其数据是离散的，无法做到发现早期故障征兆，捕捉故障发生全过程。不能完全满足大机组状态监测的要求，已逐步被在线监测取代。早期的在线监测系统虽然弥补了离线监测数据离散的问题，但信息孤岛问题没有解决，信息无法实
3、现共享。现在，在线监测系统已经基本实现了企业局域网内部的信息共享，即在工厂内部，可以实现信息在局域网内部传递，工厂内部的专业人员可以通过局域网来实现监测。随着网络技术的发展和Internet的普及，为我们在更广大范围内实现机组信息的共享创造了条件。集团公司的管理人员和专业人员希望能在异地，实时地掌握机组的运行情况，并实现远程的监测和远程分析诊断，从而促进大机组的管理工作，并使专家的经验能更方便、有效的运用到更广泛的领域。2004年，深圳市创为实技术发展有限公司在原有机组在线状态监测系统的基础上，融合了现代计算机技术、网络远程技术、大型数据库技术、数据压缩技术、海量数据挖掘技术、电子技术以及信号
4、处理技术的最新发展，研制了设备远程监测管理中心。目前，该远程中心已在国内多个集团公司、机组制造厂、中试所等广泛使用。2 系统结构及功能图中的系统包括了远程监测中心网站及S8000 系统（即S8000大型旋转机械在线状态监测和分析系统）两部分。其中，远程监测中心网站位于集团公司总部，S8000系统的作为远程监测中心位于各个企业的数据采集终端，起到了采集和分析机组运行数据并将数据通过广域网实时传输给远程监测中心服务器RMD8000的作用。由于采用了大规模、高保真的数据压缩技术，S8000系统可以保证大量机组运行数据传输的快速及时性，最快1秒钟就可以向远程监测中心传送一组数据（包括了机组所有测点全部
5、原始数据，如波形、频谱、工艺参数等）。同时，该系统采用了基于HTTP协议的数据传输方案，大大降低了机组数据接入远程中心的“门槛”，对于已具备基本局域网条件的企业，其网络投入成本和数据接入工作量为零。本远程监测中心可以对各电力集团下属分公司设备的运行数据进行综合分析和“深加工”，为各电力集团分公司、各地分公司的管理及诊断维护人员提供及时、准确、智能化的分析数据和管理手段；为机组诊断和维护人员提供机组故障诊断数据和翔实的分析诊断图谱。如自动汇总电子报表、机组运行综合分析、故障诊断案例库、自动诊断专家系统、远程专家会诊等。3 关键技术问题3.1 设备信息的低成本Internet接入和网络信息共享技术
6、设备远程监测管理中心始终以各企业的厂域计算机网络的环境为依托，最大程度地利用现有网络资源为我们的用户提供服务。本远程监测管理中心采用的是基于Internet的B/S数据传输结构，完全不同于各电力分公司需配备INTERNET的专线和固定IP地址的数据传输结构，也完全不同于通过电话拨号方式实施监测和诊断的所谓的远程数据传输结构。在设备远程监测管理中心中，只有远程监测中心服务器（RMD 8000）需要Internet上的固定IP地址，企业级本地服务器（Web8000）以及数据处理终端（NET8000）均不需要Internet上的固定IP地址，仅要求Web8000可以通过中石没内部网或者通过网关或代理
7、服务器方式访问Internet。B/S结构即浏览器/服务器结构，浏览器为Internet网、广域网、局域网中的任何一台计算机，该计算机不需安装任何专用软件；用户只需通过IE方式访问服务器IP或域名，打开服务器网页，就可以通过浏览器自带的java虚拟机从服务器中下载用户端程序，并在浏览器下直接运行。用户在真正浏览机组数据时，在网络中传输的只是高保真压缩的机组状态数据，最后用户就可以看到设备运行的实时刷新的各种分析图谱（而不是静态页面）。采用B/S结构的优点首先是使用方便，可以使得服务人员对机组的分析诊断做到“随时随地”，特别是对于现场维护人员以及可能外聘的诊断专家，优势更加明显。其次是维护方便。
8、服务人员不必担心自己的计算机重新安装或误删除应用软件。再次是升级方便，远程监测中心提供某项新功能或推出某个升级软件版本后，不需要对所有服务人员的计算机进行软件升级工作，而只需企业本地服务器通过网络自动下载升级补丁即可，使用户免除对系统老化过时的担心。最后是维护费用大大降低，供应商通过远程维护，可以解决用户系统95%以上的问题，从而降低系统整体费用。 为了达到以上要求，降低用户设备的监测数据接入远程监测中心的门槛，更好的适应生产企业的实际情况，S8000系统采用了通用的http协议来完成所有数据的传输工作，从而达到数据通讯的易实现性。3.2 机组运行数据的压缩算法根据系统结构，各企业WEB800
9、0和RMD8000之间是通过Internet来传递数据的。一方面。现场机组与中心服务器之间通过网络有着大量的数据交换，特别是振动波形和频谱数据，另一方面与局域网相比，Internet提供的带宽十分有限，特别是考虑到企业用户的上网情况千差万别，甚至有可能是通过窄带的方式上网（拨号上网、GPRS等）。如果采用普通的二进制流的方式传输数据，假设通讯周期为5秒钟一组数据，则平均一个振动测点一秒钟的数据量为约250字节左右，一个机组的数据量约为5k字节/秒。对于一个较大规模的火力发电厂，监测机组的数量约为2050台，这样，从企业的本地服务器到中心服务器的数据量为100k250k字节/秒，这对于目前的企业
10、上网状况是难以承受的，如果是采用窄带上网，平均传输速率只有24k字节/秒，更是完全不能满足要求。而对于一个远程中心的服务器，以接入2050个企业计算，平均数据量为5M字节/秒（这里还没有包括诊断人员访问服务器的数据量）。即便是采用了网络带宽很高的接入方式，也很难满足实际要求。由此可见，如果不采用有效的大压缩比的数据压缩算法，从技术上不能保证系统方案的实施。这里，在系统实施方案中采用了特征值智能压缩算法，可以做到高保真大压缩比地压缩现场数据。通过这种压缩算法，一般情况可以将数据量压缩10倍20倍，而这时波形的失真是微不足道的，完全可以忽略不计。这样，每个企业的数据量只有十几K/秒，中心服务器的数
11、据量也压缩到200300K/秒，完全可以满足实际要求。进一步地，这种特征值智能压缩算法，可以通过参数的调整，进一步压缩数据量，以满足企业服务器通过窄带上网的情况。当然，在这种情况下，波形随着压缩倍数的提高，失真度也有所增加。需要指出的是，在专家对机组进行故障诊断时，主要是关心各个关键倍频（如一倍频、二倍频、半倍频等）的特征值，对于波形的分析也完全是通过人眼观察完成，因此，一定程度的波形失真完全不会影响到专家对机组的故障诊断结论。3.3 多种设备运行数据的处理和采集技术针对机组的重要性及类型的不同，并针对机组需监测的振动量及工艺量有不同，S8000系统提供了多种设备的不同运行参数的不同解决方案。
12、为了严格满足对振动信号处理的特殊要求，S8000系统在信号采集上采用了并行、同步的高速数据处理方案，并采用“八五”攻关课题数字预测倍频器技术；在特征值提取方案上，S8000系统采用了“八五”攻关课题窗谱校正技术，以保证现场信号采集和分析处理的实时性、稳定性和准确性。设备远程监测管理中心通过S8000系统不但可以监测机组的振动数据，同时可以监测机组日常运行的工艺量数据（通过与PI/SIS网数据库的TCP/IP通讯或与DCS的MODBUS通讯），这两种类型的数据对于实时监控机组运行，分析诊断机组故障缺一不可，并且可以进行振动量与工艺量的相关性分析。监测中心还可以将机组设备信息以及手工填入的运行数据
13、和电子报表统一集中管理。对于关键辅助机泵，大都没有安装振动及温度等传感器，设备数量多、分布广，其现场接线麻烦，对监测与诊断的要求不高，同时要求监测方案的经济性；根据上述要求，系统采用了机泵群现场数据采集和监测分站FAS8100的解决方案，该方案费用投入较少，结构简单，接线方便，满足信号采集和分析的实时性、同步性要求。3.4 故障诊断案例库及专家会诊功能等的数据深加工功能设备远程监测管理中心可以对各电力集团下属分公司设备的运行数据进行综合分析和“深加工”，如：自动汇总电子报表、机组运行综合分析、故障诊断案例库、自动诊断专家系统、远程专家会诊等。以下举例说明：n 故障诊断案例库及诊断帮助系统在国内
14、，与现场大量的机组相比，真正高水平的诊断专家数量十分匮乏，而且往往集中在一些集团公司的总部、机组厂商、高校及中试所等单位。同时，故障诊断人员诊断经验的积累也是十分困难和缓慢的，而机组的故障又往往千差万别。一旦机组出现某种相关的诊断人员无法判断的故障，往往需要求助其他诊断专家。因此，如何对国内的故障诊断人员进行有效的培训，特别是如何加快诊断人员对现场机组故障的经验积累就显得十分迫切。通过远程监测和诊断中心，可以获取全国各地各类机组的实际运行状态。在各类机组实际运行数据的基础上，我们通过对数据进行深层次加工、加强数据和人之间的互动关系，提出了建设故障诊断案例库的方案。一个标准的故障诊断案例包括以下
15、内容： 机组的主要技术参数，如机组的型号、生产厂商、功率、额定转速、临界转速、转子结构特征、齿轮相齿数比等； 故障特征，如振动主导频率、常伴频率、随工艺量的变化、随转速的变化、轴心轨迹形状等； 故障的一次原因和二次原因，如转子质量不平衡、连接器松动、不对中、油膜涡动、摩碰等等； 故障的实际解决方法以及解决后的实际效果； 与分析故障相关的运行数据及主要分析图谱； 与该故障相关的用户交流讨论等。故障诊断案例的添加，一方面依靠远程诊断中心人员进行定期的搜集和整理，另一方面，可以向所有用户开放，鼓励用户不断将实际工作中，通过系统进行诊断的案例补充进来。这样随着故障诊断案例库的不断丰富完善，将成为行业内
16、故障诊断人员共同的宝贵资源，为诊断人员彼此之间的交流和学习提供了一个诱人的平台。为了方便用户的故障诊断，创为实公司在其远程监测与诊断中心系统内，建立了“故障诊断帮助系统”。诊断帮助系统收集了十类六十九种旋转机组的故障机理及识别特征，可用来指导机械故障诊断，确定防治决策。用户可以根据机组运行状态进行机组故障的网络查询与诊断。n 专家会诊功能由于负责某个具体机组故障诊断和维护的人员的知识有限，而机组的故障又往往千差万别，一旦机组出现的故障情况或故障征兆超出了该诊断人员的经验范围，该诊断人员往往要向其他诊断专家求助，对机组的故障进行“会诊”。考虑到进行专家会诊的时候，专家彼此之间、专家和机组之间往往身处异地，目前，这种专家会诊的方式只能通过电话交流，交流十分不便，特别是专家赖以诊断的基础机组的运行数据和分析图谱，只能通过传真或口头描述的方式进行，这将使其他专家的
