基于信息融合的港机健康诊断研究

2021-04-03 11:31肖慧灵
中国设备工程 2021年10期
关键词:机设备振动传感器

肖慧灵

(上海振华重工(集团)股份有限公司,上海 200125)

港口机械简称港机,是指在港口码头进行装卸、搬运等工作的大型机械,例如,岸桥、门机、卸船机、重(轻)箱叉车等设备,这些设备运行的安全性和可靠性直接影响着整个生产作业的最终效益。健康诊断是经过系统分析得出的有关港机运行状况的结论,对港机不健康状态的诊断,能够提醒用户及时检修并根据生产计划制定相应的处理方案,以保证生产运行的安全有序。因此,对港机进行定期的健康诊断对企业而言是非常重要。港机健康诊断的结果可以直观地反映港机的状态,对提高港机相关的生产效益具有重要意义。港机设备的运行状态主要由振动信号体现,对检测所得的振动信号进行分析是实现港机健康诊断的主要手段。信息融合技术能够避免单一或分散的信息局限,将来自多方面的信息进行融合处理,从而形成全面准确的健康诊断。

1 在港机健康诊断中应用信息融合技术的重要性

港机运用单一传感器进行健康诊断,在数据采集时受对象和环境的局限,获得的信息不够完整,导致港机健康诊断的结果不够准确。因此,在港机的健康诊断中,应用信息融合技术十分重要,将多传感器应用于数据采集,能得到更多、更全面的信息,辅以信息融合技术的全面分析,最终实现对港机的健康状态的评估。经过实践也证明,当港机出现问题时,基于信息融合健康诊断结论的可信度更高,不确定性更小。信息融合技术的应用有利于港机状态的准确诊断,进而消除安全隐患,保证港机安全有效地工作。

港机基本上都是重型机械,其结构构成复杂,运行机理多样,因此设备的健康评估及诊断是一个非常复杂的过程。如果只诊断单一系统设备的运行,收集单一的特征信息是无法达到诊断效果的,而信息融合采用了数学方法与先进的技术工具融合分析了不同来源的信息,能够帮助健康诊断获取更准确全面的有用信息。信息融合技术就是通过多传感器获得多方面的信息,依靠先进的计算机技术对收集的各类信息进行处理及分析,得出最终状态的过程。目前,信息融合技术在港机健康评估与诊断中,得到了越来越广泛的运用。

2 港机健康诊断的发展现状

2.1 缺乏健康诊断意识,运维模式传统

目前我国的港机操作企业大都不重视对港机定期的健康诊断,他们采取的运维模式主要是传统的“定期保养,事后维修”,长此以往,这种模式必然会导致许多问题。

很多港机在运维时没有完善的数据管理系统,导致统计分析缺乏充分历史数据的支撑;还有很多企业的港机健康诊断仅仅依靠周期性的人工巡检,但港机械属于重型设备,设备的零部件构成数量繁多,运行机制复杂,故障的产生的原因多种多样,涉及机械、电气控制、液压等不同的技术范畴,没有专业的检测工具,人工巡检的准确度及发现问题的及时性都不高;一旦设备出现故障,在这种运维模式下,很难准确定位机械故障的发生的原因及具体的故障点,排查周期长,难度大,同时,码头是7×24小时作业的行业,因故障导致的非计划停机会严重影响码头的服务质量和运营效率。没有需求就没有动力,健康诊断意识的缺乏以及落后传统的运维模式严重阻碍了我国港机健康诊断的发展。

2.2 健康诊断的硬件落后

港机健康诊断的硬件部分主要由振动传感器以及智能分析仪器组成。以港机的旋转机构的健康诊断为例,振动传感器分别在垂直方向和水平方向上与电动机、滚筒、减速器相连,港机健康诊断的信号来源于与电动机、卷筒、减速器相连的传感器,振动传感器采集的振动信号直接决定了健康诊断的质量和效果。而我国港机的健康诊断传感器大都采用单一的振动传感器,不利于在多时间和多空间的维度收集全面的振动信号。单一传感器收集的振动信号只能反映某一方面的特征,而港机是一种结构及性能都很复杂大型的机械,仅仅提取一部分的振动信号难以实现其健康诊断的效果。同时单一传感器所得的振动信号的准确性也难以保证,硬件的落后严重影响了港机健康诊断效果的全面客观程度和准确有效程度。

2.3 港机健康诊断的智能化水平有待提高

我国的港机健康诊断的智能化水平相对落后,一方面,很多码头企业依旧采用传统的人工周期性巡检的方式;另一方面,有些码头虽然采用了相对智能化的诊断方式,如安装了监测系统对港机进行实时监控及诊断,但在使用监测数据对港机进行健康诊断时,采用的信息单一,没有融合设备自身的实际运行工况、使用环境、维修记录等综合信息,缺乏基于大数据的自我学习,仅以港机的设计性能为考核依据进行监测诊断,这种诊断对于使用时间不长或使用工况与设计理论工况类似的设备相对有效,但由于缺乏对实际使用时间和使用工况等影响港机性能因素的综合考量,长此以往,会导致正在使用的港机设备健康状态与设备自身的健康诊断结果差异大,影响港机健康诊断的准确程度。

3 在港机健康诊断中应用先进的技术

要提高港机的健康诊断水平,就要树立港机健康诊断意识,充分认识港机健康诊断的重要性。通过定期的健康诊断增加诊断量的积累,需求的扩大和经验的丰富在一定程度上能够刺激港机健康诊断的发展。此外,还要在健康诊断中应用信息融合技术、LabVIEW软件技术以及大数据技术,准确地实现对港机的健康诊断。

3.1 应用信息融合技术,获得准确的状态特征值

在对港机进行健康诊断时,应用信息融合技术能够将获得的特征信息充分融合,从而提高健康诊断结果的准确性。因此,要重视构该技术在港机健康诊断中的应用。实施健康诊断时,可以利用多个振动传感器对港机进行诊断,分别提取港机多个方向的振动信号特征,利用融合技术获得更加全面的特征值,提高诊断的准确性。

3.2 应用LabVIEW软件,发挥其数据处理功能

国内港机的健康诊断硬件落后,LabVIEW软件可以在硬件不足的情况下通过改变软件实现机械功能的正常运转。因此,在对港机进行健康诊断时要采用 LabVIEW软件,使其辅助信息融合技术构建港机的健康监测及评估系统,能够充分发挥信息融合技术的融合信息的能力,发挥LabVIEW的功能优势。

LabVIEW软件可以缩短健康诊断系统的开发周期,而信息融合技术受外界环境的影响小,能够准确地对多种信号数据进行综合处理分析,保证健康诊断结果的正确性。将LabVIEW与信息融合技术相结合,构建一个完善的港机健康诊断系统。充分利用LabVIEW软件的附件模块,例如,集成部署硬件和信号处理,结合信息融合技术完成港机设备各部位的信号数据采集、状态特征提取、信号数据处理以及信息融合分析,最终实现对港机的健康诊断。

3.3 应用大数据技术,提高诊断智能化水平

我国的工业化水平发展迅猛,港机这类大型设备在进行健康诊断时,要摒弃传统的人工巡检方式,在港机的健康诊断工作中要引进先进的大数据技术。在健康诊断的振动信号采集时充分运用大数据技术,将收集的信号通过信息融合实现有效的转换;在港机监控过程中应用大数据技术,弥补人工巡检漏检的缺点,实现健康诊断流程智能化;在港机设备的健康状态评估中应用大数据技术,设立全面的健康参数,通过提高港机健康诊断的水平,实现系统化、智能化的维修方案。在对港机进行健康诊断时,应用大数据技术不仅可以实现港机设备的自主诊断,降低成本,而且有利于港机设备的智能维护,最终提高相关企业的效益。

4 结语

综上所述,健康诊断可以及时发现港机潜在的安全威胁,及时提醒用户针对可能发生的问题及时处理,防患于未然。健康诊断为港机的可靠运行提供了的保障,有利于安全生产。本文深入分析了健康诊断对于港机安全运行的重要性,并针对港机健康诊断的现状提出了相应的应对方法。在以后的健康诊断中,可以升级诊断软件,充分应用LabVIEW软件;使用信息融合技术,融合多传感器的信息;应用大数据技术,提高诊断智能化水平。LabVIEW技术、信息融合技术以及大数据技术的应用使得港机的健康状态诊断结果越来越确切,不确定系数大大降低。

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