什么是PHM？故障預測和健康管理方法有哪些？

2023-04-27 19:27:52 作者：C-C 7324

1 什么是PHM

有學者指出PHM(Prognostics Health Management)即故障預測和健康管理，是利用大量狀態監測數據和信息，借助各種故障模型和人工智能算法，監測、診斷、預測和管理設備健康狀態的技術，通過預測故障隱患和可靠工作壽命，提高設備安全性，最大限度地降低故障影響; 通過科學評估設備健康狀態，自動生成設備維修規劃和維修策略，提高設備的維修保障效率，降低維修保障費用。最終目的是實現從“事后維修”和“定期維修”到“視情維修”和“基于狀態的維修”的轉變，實現設備自主保障。我國工業設備狀態監測與故障診斷主要應用于風電、石化、冶金等領域。

phm

2 我國設備監測與故障診斷技術發展歷程

經歷了從感官經驗判斷到智能化在線監測的四個主要階段：

1)現場人員觀測設備運行時的感官狀態;

2)測量儀器測量設備關鍵部位獲取參數;

3)專用狀態監測儀器進行簡單分析;

4)多參數多產品的遠程監測診斷網絡。

3 故障預測和健康管理設備

在工業領域中，設備狀態數據是普遍存在并作為衡量設備狀態的重要指標，當設備內部發生異常時，隨之會出現設備狀態數據的變化，各行業工業設備故障的監測方法與診斷基本原理具有相似性，技術路徑不存在障礙，典型可監測的產品主要為往復壓縮機、機泵、風力發電機、發動機等。

(1)往復壓縮機：通過振動監測、緩變量監測的手段，可以實現往復壓縮機全方位、多參數監測分析與診斷，保證設備能夠在透明的狀態下運行，保證設備的穩定運行?？稍\斷的故障有吸/排氣閥損壞;氣缸磨損;活塞環/支撐環磨損;活塞桿：填料函磨損、導向環磨損、裂紋;連桿：裂紋、螺栓松動;十字頭：磨損、螺栓松動;軸承損壞;十字頭磨損、十字頭松動;活塞環磨損;活塞桿裂紋、斷裂;活塞桿緊固件松動;缸套磨損;氣閥漏氣、閥片斷裂;活塞環泄漏/磨損;活塞桿載荷填料磨損、泄漏。

(2)旋轉機械：提供一整套從傳感器現場安裝到Internet網絡化監測系統的解決方案，可與DCS(Distributed Control System,分布式控制系統)、PLC接口，能滿足用戶監測、診斷、設備運行狀態管理和開展狀態維修的需求。人機對話診斷專家系統能夠識別56種旋轉機械故障一次原因，自動診斷專家系統能夠識別10余種典型故障

(3)關鍵機泵：機泵故障產生的信號主要是：常規低頻信號和高頻沖擊振動信號。常規低頻信號用速度值(mm/s)表示，可以解決不平衡、不對中、松動、葉輪偏心等故障。高頻沖擊振動信號用加速度(m/s2)和gIE值表示，可以解決軸承故障，氣蝕等故障。對于該信號，博華科技采用專利技術“最優濾波解調”，對“沖擊振動信號”進行解析，提取出故障特征信號，方便工程師進行分析。對于非軸承故障，如不平衡、不對中、松動等，可用速度監測提前預警。對于軸承故障，可用加速度和gIE提前預警。

(4)風力發電機：傳動鏈機械故障產生的信號主要是“沖擊振動信號”，該信號與風力發電機傳動鏈機械系統故障息息相關，處理得當就可以提前預警，避免非計劃停機。博華科技采用特別的沖擊能量技術，對“沖擊振動信號”進行解析，提取出故障特征信號。針對風力發電機的變速問題，在線監測診斷系統將轉速作為自變量處理后消除了變速影響，能夠進行任何轉速區間的趨勢預警。各項參數能夠有效地獲知機組運行狀態，指導用戶進行預知維修。從原始的監測數據中提取故障信息，對故障進行提前預警。根據監測到的數據和分析結果，對故障的部位、類型、嚴重程度、發展趨勢等做出有效的判斷，協助用戶進行故障定位?？梢栽\斷發動機連桿斷裂;失火;渦輪增壓器軸承磨損;撞缸;軸瓦間隙過大、潤滑不良、軸瓦磨損;轉子不平衡/不對中;氣缸爆燃;火花塞點火異常;活塞環斷裂;缸套嚴重磨損;活塞間隙過大等。

《東華測試-首次覆蓋報告：國內力學測試龍頭打造PHM平臺長期價值重估-210725（33頁）.pdf》

《2021年東華測試公司PHM系統業務與科研儀器國產替代趨勢分析報告（25頁）.pdf》