整体的网络架构来看,智能振动噪声监诊子系统利用安装在设备上的传感器节点获取设备的健康状态监测信号和运行参数数据,经网络层集中上传至设备健康监测物联网综合管理平台,实现数据传输。应用层实现监测信号的分析、故障特征提取、故障诊断及预测功能,实现智能化管理、应用和服务。设备健康监测物联网综合管理平台具有强大的数据采集分析处理、数据可视、设备运维、故障诊断、故障报警等功能。通过实时监测查看、统计、追溯,实现对其管辖设备的实时监测和运行维护,基于运行信息和检修信息、自动生成设备管理报表,实现设备可靠性、故障数据、更换备件等信息统计,为维修方案提供依据。盈蓓德科技开发的监测系统实现了对电动机(马达)、减速机等旋转设备关键参数实时监测,掌握设备运行状态。南京电机监测技术
物联网技术为设备状态监测诊断带来了设备状态无线监测、高速数据传输、边缘计算和精细化诊断分析等先进技术。本项目相关的状态监测技术是要解决海量终端(传感器数据)的联接、管理、实时分析处理。关键技术包含海量数据的采集和传输技术、信号处理技术和边缘计算技术。对设备进行诊断的目的,是了解设备是否在正常状态下运转,为此需测定有关设备的各种量,即信号。如果捕捉到的信号能直接反映设备的问题,如温度的测值,则与设备正常状态伪规定值相比较即可。但测到的声波或振动信号一般都伴有杂音和其他干扰,放大多需滤波。回转机械的振动和噪声就是一例。一般测到的波形和数值没有一定规则,需要把表示信号特征的量提取出来,以此数值和信号图象来表示测定对象的状态就是信号处理技术其次边缘计算与云计算协同工作。云计算聚焦非实时、长周期数据的大数据分析,能够在周期性维护、故障隐患综合识别分析,产品健康度检查等领域发挥特长。边缘计算聚焦实时、短周期数据的分析,能更好地支撑故障的实时告警,快速识别异常,毫秒级响应;此外,两者还存在紧密的互动协同关系。边缘计算既靠近设备,更是云端所需数据的采集单元,可以更好地服务于云端的大数据分析。南京NVH监测数据电机的状态监测,以采集的电机电流和振动信号为例,可以采用多特征融合的故障诊断方法。
传统方法通常无法自适应提取特征, 同时需要一定的离线数据训练得到检测模型, 但目标对象在线场景下采集到的数据有限, 且其数据分布与训练数据的分布可能因随机噪声、变工况等原因而存在差异, 导致离线训练的模型并不完全适合于在线数据, 容易降低检测结果的准确性; 其次, 上述方法通常采用基于异常点的检测算法, 未充分考虑样本前后的时序关系, 容易因数据微小波动而产生误报警, 降低检测结果的鲁棒性; 再次, 为降低误报警, 这类方法需要反复调整报警阈值. 此外, 基于系统分析的故障诊断方法利用状态空间描述建立机理模型, 可获得理想的诊断和检测结果, 但这类方法通常需要提前知道系统运动方程等信息, 对于轴承运行过程来说, 这类信息通常不易获知. 近年来, 深度神经网络已被成功应用于早期故障特征的自动提取和识别, 可自适应地提取信息丰富和判别能力强的深度特征, 因此具有较好的普适性. 但是, 这类方法一方面需要大量的辅助数据进行模型训练, 而历史采集的辅助数据与目标对象数据可能存在较大不同, 直接训练并不能有效提升在线检测的特征表示效果; 另一方面, 在训练过程中未能针对早期故障引发的状态变化而有目的地强化相应特征表示. 因此, 深度学习方法在早期故障在线监测中的应用仍存在较大的提升空间.
电机状态监测和故障诊断技术是一种了解和掌握电机在使用过程中的状态,确定其整体或局部正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预报故障发展趋势的技术,电机状态监测与故障诊断技术包括识别电机状态监测和预测发展趋势两方面。设备状态是指设备运行的工况,由设备运行过程中的各种性能参数以及设备运行过程中产生的二次效应参数和产品质量指标参数来描述。设备状态的类型包括:正常、异常和故障三种。设备状态监测是通过测定以上参数,并进行分析处理,根据分析处理结果判定设备状态。对设备进行定期或连续监测,包括采用各种测试、分析判别方法,结合设备的历史状况和运行条件,弄清设备的客观状态,获取设备性能发展的趋势规律,为设备的性能评价、合理使用、安全运行、故障诊断及设备自动控制打下基础。振动检测仪应用于设备状态监测,在设备预知维修中起到了重要的作用。
基于交流电机的特征量:通过故障机理分析可知,交流电机运行过程中,其故障与否必然表现为一些特征参量的变化,根据诊断需要,选择有代表性的特征参量为该设备在线监测的被测信号,准确地提取这些故障特征量,这是故障诊断的关键。故障特征量,特别是反映早期故障征兆的信号往往比较弱,而相应的背景噪声比较弱,常规的监测方法,因受传感器的准确性、微处理器的速度、A/D转换的分辨率与转换速度等硬件条件的限制,以及一般的数据处理方式的不足,很难满足提取这些特征量的要求,需要采用一些特殊的电工测量手段与信号处理方法。例如小波变换原理的应用。电机故障的现代分析方法:基于信号变换的诊断方法电机设备的许多故障信息是以调制的形式存在于所监测的电气信号及振动信号之中,如果借助于某种变换对这些信号进行解调处理,就能方便地获得故障特征信息,以确定电机设备所发生的故障类型。常用的信号变换方法有希尔伯特变换和小波变换。电机监测系统选择传感器采集旋转设备的温度、振动数据,分析变化趋势以判断设备情况。绍兴状态监测技术
监测系统利用深度模型自动学习跨领域状态监测数据的可迁移故障特征, 并形成对故障发生模式的抽象描述信息。南京电机监测技术
预测性维护应运而生。其是以状态为依据的维修,主要是对设备在运行中产生的二次效应(如振动、噪声、冲击脉冲、油样成分、温度等)进行连续在线的状态监测及数据分析,诊断并预测设备故障的发展趋势,提前制定预测性维护计划并实施检维修的行为。总体来看,状态监测和故障诊断是判断预测性维护是否合理的根本所在,数据状态的连续监测和远程传输上传相对已经比较成熟,而状态预测和故障诊断主要还是依靠人工分析实现,诊断分析人员通过趋势、波形、频谱等专业分析工具,结合传动结构、机械部件参数等信息,实现设备故障的精细定位。其发展趋势是将物联网及人工智能技术引入状态预测及故障的智能诊断,从而降低误判概率,大幅提升诊断效率和准确性。南京电机监测技术
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