化工设备产品开发管理与远程故障诊断研究及应用

摘要

在设备寿命周期中，初期故障期和耗损故障期的故障率较高，对设备运行可靠性的影响最大。因此要降低设备寿命周期费用、提高设备的运行可靠性，一是要改进设计和制造，消除影响设备安全高效运行的因素，提升设备的先天性能。二是要加强对设备运行状态的监测和故障诊断，发现设备早期故障隐患，及时进行操作调整，避免故障进一步发展，保障设备安全运行。本文针对这两个影响化工设备可靠性的主要因素进行研究，取得了很好的效果。
　　 首先，将质量功能配置（QFD）和设计结构矩阵（DSM）的思想和方法成功地引入到化工设备的设计和改造技术工作中。为了在尽量压缩设备设计和改造时间的同时，使设备设计和改造质量得到保证，本文巧妙地将质量功能配置和设计结构矩阵方法进行集成，通过引入“敏感度”和“进展度”两个指标将QFD与DSM有机的结合起来，充分发挥了两者的优势，在保证新产品开发质量的同时使开发时间压缩到最小。将该方法成功应用于某大型炼化企业烟气轮机改造设计工作中，较好地解决了机组原来运行中存在的问题，证明了该方法的可行性和有效性。
　　 其次，设备状态预报技术是生产、维修决策的重要技术基础，对保障设备运行的可靠性具有重要作用。针对目前设备状态预报功能缺乏而现场迫切需要的现状，本文采用人工神经网络预报方法对设备状态预报技术进行研究，首次提出了设备状态预报性能的稳定性问题，分析了影响预报性能的主要因素，提出了一种新的预报优化方法，解决了预报的稳定性问题，大大提高了预报精度。经过试验论证和现场实用，预报误差在10%以内，完全达到了工程实用的要求。
　　 第三，针对设备运行后期故障率上升的问题，本文对远程诊断系统的构架、监测分析方法库的建立、诊断流程的设计等方面进行了研究和实践，开发了一套实用的远程监测诊断系统平台，并在生产实际中得到了成功的应用。
　　 (1)针对目前设备故障分析方法不多，一些最新的行之有效的诊断分析方法不能很快得到推广应用的情况，开发了诊断分析方法库。除具有波形分析、频谱分析、轴心轨迹分析、多种综合趋势分析等常规的分析方法外，还重点开发了局部投影降噪、神经网络滤波等信号提纯技术，以及分形理论、小波分解等非线性信号处理技术等最新的分析诊断方法，并基于分形理论提出了机组运行稳定性的定量评估方法，将它们集成应用于设备运行状态分析，取得了很好的应用效果。
　　 (2)提出了基于CORBA组件模型（CCM）的分布式诊断系统构架，旨在隐藏系统底层实现细节，提高系统的可重用性和可移植性。通过对CCM软件组件思想的深入研究，给出了分布式诊断系统的CCM构架。针对系统的具体业务流程，将系统分为监测子系统和诊断子系统两部分，将监测对象、诊断方法和诊断策略抽象为CCM组件，构建了分布式诊断系统的整体框架。
　　 (3)开发了一套实用化的设备远程监测与故障诊断系统。根据企业实际，提出了远程诊断的现场级、企业级、远程级三层框架体系结构，对远程诊断中用户、专家、管理员等角色的职能和工作流程进行了周密的分析和设计，集成应用视频、音频、电子白板、WAP、手机短信、EMAIL、BBS等多种信息交互方式，以诊断请求为核心，实现了基于用户角色驱动的远程交互式诊断及专家会诊平台。
　　 (4)最后，简要介绍了本文开发的远程监测诊断系统的构成、功能及界面，并将该远程监测诊断系统应用于化工设备的监测诊断，大大提高了监测诊断的快捷性和准确性。现场应用情况表明，该系统监测数据准确、快捷，分析方法可靠，诊断功能强大，有利于充分发挥诊断专家的知识和经验，加快新技术的推广应用，及时发现设备运行中的早期故障隐患，提高设备运行的可靠性。