浅析大型设备远程在线监测诊断系统及应用

（华电重工股份有限公司 ）

浅析大型设备远程在线监测诊断系统及应用

胡春雁

（华电重工股份有限公司 ）

本文以华电重工上海技术中心远程监控、诊断、维护为例，介绍了远程在线监控系统在国内工矿业企业电厂大型设备中的应用，重点论述了远程在线监控、诊断、维护系统的控制原理和组成。

远程诊断；故障诊断；远程监控；诊断维护

0 引言

随着电厂大型设备日益向大型化、自动化和高精度、高效率、机电液一体化等方向发展，其性能与复杂程度不断提高，各部分之间的关联也越来越多。这一方面大大促进了装卸的效率，但另一方面复杂的产品设备，易出现突发性故障率高、维修费用高、维修周期长等问题。故障发生后如果得不到及时解决不仅会因为延时造成直接或间接的损失，而且由于设备分布地域广，种类繁多，若都采用人为排查、定位故障，将使设备维护成本居高不下。

1 设备维护的发展

设备维护方式的发展经历了三个阶段：即从早期的事后维护方式，发展到定期预防维护方式，现在正向基于状态的维护方式发展。

远程在线监控诊断技术是近年来为适应当代社会生产需要而迅速发展起来的一门新兴科学技术，是提高设备运行安全稳定运行的重要手段。特别是在港口、码头、矿山、冶金等物料输送频繁的生产作业中运用比较广泛。据统计，采用实时在线远程监控技术可以将由人为、机械和技术等原因造成的故障停机时间缩短80%左右，并且可以做到发现故障隐患及时得到解决和修复。更重要的是，通过技术中心对大型设备远程在线及时监控，可以不断改进设备的维修方式，不断减少、减短设备维护人员在恶劣现场环境下的检查次数，检查频率。远程在线监测技术大量降低了设备维护人员的劳动强度，有效地提高了工程维护人员的设备管理效率。远程在线监控技术为企业节省了大量的劳动力成本，能克服众多人力所不能及的维修空间难题等，为工程企业创造了高效的经济效益，也为企业带来了较大的社会效益。

华电重工股份有限公司在各电厂、港口码头上均拥有大量的大型装卸设备，这些设备分布的范围广，数量大，加之散货装卸作业粉尘大、工况恶劣，再加上长期的超负荷运行，所以对设备的安全监控是保证整个系统安全可靠运行的关键。系统对设备上的相关参数实时采集，设立远程监控中心，使得设计及调试人员能够及时掌握港区各台设备运行工作状态。

2 远程在线监控诊断技术的控制原理及特点

远程在线监控诊断的突出工作特点是被监测设备与诊断工作的资源在不同的地域进行，提供诊断服务的工作资源与被监测设备之间通过互联网络通信，组成一个比较分散又统一的逻辑整体，这使得远程的诊断资源为大型设备提供故障维护诊断监测服务的形式有了新的特点。其一，远程在线诊断可以将监测任务分解为不同故障区域的子故障，再利用不同地域的远程诊断资源进行监测，进而将所有监测结论集中判定，因此能得到比较精确的检测结果；其二, 同地域的远程诊断工作资源将可以为不同地方、区域的多个大型设备或多种大型设备提供远程在线监测诊断的服务。

因此, 开放式远程在线监测诊断系统具有如下的特点：①多种资源相互协作互动。远程在线诊断系统中可以有多个诊断资源共同为一个大型设备协作进行故障诊断。②多种设备都可适宜诊断。远程在线监测诊断系统能够快速地构建出相应的符合现场实际需要的故障监测系统，比较方便地为多种设备类型、不同区域地域的设备提供故障诊断服务。开放式的远程在线监测诊断系统工作原理如图开放式远程故障诊断系统结构所示。

根据结构图显示，其一，远程在线监测诊断系统诊断系统将依据具体实际请求服务的大型设备而相应的调用远程通信接口和大型设备进行交互，在线监测相应操作该大型设备以获取其故障问题的症状，并将检查监测结果反馈给大型设备，即通过设备远程通信接口的适配装置实现多种设备的故障诊断。其二，远程在线监测诊断系统可以依据所获取的各种症状的形式，通过远程装置通信接口调用多个多种不同的远程工作资源等共同为大型设备提供在线监测诊断服务，并且协调多种诊断资源之间的关系，即通过远程在线系统的调度实现多种资源的协作。

3 远程在线监测诊断系统的组成

整个系统主要由机载系统和远程服务中心组成。系统组成结构框图如图1所示。其中机载系统主要由数据采集单元和现场数据存储转发单元组成。数据采集单元通常为设备的主控器，例如ΡLC或工控机等，除此之外有些设备上还外加视频采集装置，这些装置均为设备自带装置。现场数据存储转发单元又称黑匣子，用于收集主控器中的监测数据并存储，同时将其定期发送至远程服务中心。远程服务中心位于华电重工研发中心的远程监控室中，其主要功能为设备状态监测、健康评估和设备信息管理等。如图2所示。

4 远程在线监测诊断系统研发和应用

图1 大型设备远程安全监控管理组成结构框图

图2 远程在线监测诊断系统图

在华电重工研发中心的远程监测中心还将记录这些监测的实时数据，用于这些大型设备的健康评估和预测评估，大型设备的远程在线监测，及时了解大型设备运行状态，提防设备维护人员误操作，减小工程项目施工风险。远程在线监测诊断系统旨在将企业内，甚至行业内的专家资源整合起来，对日常问题的解决提供专家级的经验和指导，并提供专家技能目录，操作人员一旦碰到解决不了的技术故障，可以自己从在线监测系统中找到解决方案，并且能够知道哪些人力资源是这方面的专家。或者可以通过远程在线监测维护平台，请不在现场的专业维护工程师对设备进行远程调试、修改、查询现场相关数据。这样能够大大提高企业的安全生产效率和员工解决问题的能力，并充分利用企业已有的经验、知识和技能，解决目前施工中存在的现场维修能力差、故障解决周期长、直接影响生产作业的现实问题。

除此之外，在远程监控中心中还将深入研究设备的故障诊断与数据预测方法。首先机械零件设备、液压系统和电控系统等关键部件结构复杂，要求维修技术人员具备较高的检修技术水平；其次这些故障发生往往又有隐蔽性、连锁性、偶然性和必然性并存等特点，使故障变得难以分析；再次，一些故障的产生是时间的积分，比如轴承的磨损、液压管路的堵塞、电路的老化等，现场技术人员迫切需要一套这类故障的趋势变化及前期预警系统，以实现对故障发生的前期有效控制；与此同时，华电重工也致力于研究装卸设备的智能化，这些智能化的设备为故障监测与诊断提供了充足有效的可采集数据；随着我国工业化步伐的加快，工程规模不断扩大，往往有多台设备同期进行施工，由于施工点多面广，各施工队伍相关设备维修技术力量参差不齐，也给设备的检修带来困难。鉴于以上几种原因，研究大型设备远程监控管理系统具有强烈的现实意义。

5 智能维护成为远程监控和诊断装备发展方向

在传统远程监控和诊断领域，大部分技术开发和应用集中在监测信号及监控数据的简单处理、基础智能算法研究和远程监检查数据技术方面。而从被动维护到主动维护的远程在线监测维护模式理念的智能化主动维护技术，其重点在于提前进行信息分析、性能衰退的过程预测、优化维护方式、以信息分析为主的需求监测等技术的开发和应用，以及产品和设备的主动维护模式体现了预防为主、维修为辅的特性要求，从而使被监测的设备达到零故障的目的和及时自我维护的目的，正在做到将问题控制在发生之前。

当前，因工业行业对主动预防性维护技术的研发比较热衷，行业需求量也偏大，大型设备故障诊断领域的研究重点已逐步转向远程在线状态监测、信息控制和反馈，预防性的维护，主动的维修和故障提前诊断领域，为智能化维护技术的实现做了充分的发展前提。实际上，目前的故障诊断研究已趋向在智能维护领域的初级发展阶段了。

通过互联网络进行的远程在线诊断和主动监测维护技术已经并影响到了传感器领域的飞跃发展，于是出现了基于互联网络技术的网络传感器。它将互联网络接口芯片与智能传感器综合集成起来，并把通信接口协议固化到智能传感器的只读硬盘中。网络传感器具备智能传感器的全部功能，并且能够和电脑网络相互通信。目前，网络传感器在现场总线控制系统中得到大范围的推广和应用，它已经成为现场级数字化传感器。而网络传感器的发展和大范围应用，也反过来大大促进了远程在线监测和远程诊断维护技术的飞速发展和进一步完善。

6 结束语

大型设备的远程在线监测诊断系统是计算机科学、通信技术与故障诊断技术相结合的一种设备故障诊断方式。大型设备故障诊断技术和因特网相结合，有效地解决了传统设备故障诊断和维护中存在的技术难题，大大提高了诊断的精确性和快捷性，大大降低了大型设备生产厂家的售后服务成本，更有效地提高了大型设备使用维护时设备故障处理、故障问题维修、技术难题克服等问题带来的的快捷性、及时性、安全性和可行性问题，使技术难题不再难，更是减少了企业损失，降低了成本。因此，大型设备的远程在线监测诊断系统在不久的将来会具备强大的生命力和广阔的应用前景。

[1]郭刚,赵沛时,卢明.远程诊断系统的研究[J].信息与电脑，2010(9)148-149.

[2]卢燕.远程故障诊断专家系统的研究[D].太原：中北大学，2007.

[3]席俊杰.基于Internet设备的远程监测和故障诊断系统研究[J].润滑与密封，2004(6 ).

2015-11-10）