大型成型生产设

1、电力生产设备的监测、评价与维护系统张伟（清华大学机械工程系，先进成型制造教育部重点实验室）摘要：电力生产设备和装置高效率、稳定的运行是企业创造价值的基础，机器设备良好的运行状态能够长时间的持续依靠维护来保障。本文分析电力设备装置维护过程的基本需求，提出了运行维护管理者面临的5个基本问题，针对这5个问题的解决，需要研发5套针对性的信息技术系统：（1）状态监测与评价信息系统、（2）机器状态和运行寿命预测分析系统、（3）故障诊断专家系统、（4）维护决策支持系统、（5）维护知识与实施管理系统。进一步介绍了这些系统的功能和构建系统需要的技术与理论方法。结论指出：电力生产设备监测、评价与维护系统是知识化、

2、智能化的信息系统，将越来越实用化和普及化。关键词：状态监测，寿命预测，故障诊断，维护决策，维护管理。1 电力生产设备监测、评价与维护技术的需求现代电力生产设备自动化程度很高，是典型的大型复杂系统。人们不仅要求设备高效率、安全稳定运行，还希望这样良好的生产状态能够长时间的持续，这就是电力生产设备监测、评价与维护技术需求起源。满足这些需求的途径，就是基于计算机软硬件技术、信息处理技术、人工智能、传感器技术、可靠性工程和领域专门知识进行针对性的集成，构成电力生产设备监测、评价与维护信息系统。2 面临的五个基本问题及其解决办法（1）生产设备的状态好不好？（2）如果好，能维持多久？（3）如果不好，是什么

3、原因？（4）如果不好，达到什么程度，该不该维护检修？（5）如果要维护检修，怎么修？每一个电力生产设备的用户或管理者都必须回答这五个问题，实际上这五个问题是相互先后关联。针对这些问题的回答需要采取相应的动作。对于问题（1），通过获取机器设备的状态参量（事实与证据），掌握机器状态的评价标准，将两者进行比较就可以明了，具体实现形式就是附属于电力生产设备的状态监测与评价信息系统，系统的构成如图1所示，由各种类型的传感器、计算机硬件采集装置和软件构成； 图1：机器状态监测系统 图2 结构概率应力模型对于问题（2），以设备状态监测系统为基础提供事实与证据，由机器状态和运行寿命预测分析系统给出回答。基本思想

4、和理论有两部分，一是应用时间序列分析的理论对设备的状态参量进行预测计算，常见的简单模型有AR和ARMA模型；二是采用可靠性设计计算的基本理论，将实际测试得到的各工况载荷时间序列计数统计、载荷谱编辑、假设检验和参数估计一系列操作，获得载荷的概率密度函数，再根据实际的受力情况转换为结构危险点的应力概率密度函数，再将其与材料的分布机械性能进行联合概率计算，最终给出机器设备已知置信度的剩余寿命，或指定寿命条件下失效的可能性，图2是一个机器结构寿命预测软件系统界面。对于问题（3），是典型的故障诊断问题，故障诊断技术涉及传感技术、信号处理与分析技术、人工智能、专家系统、知识工程、模式识别和认知等领域，是多

5、学科交叉的综合性学科。具体故障诊断系统实现形式较多，一般包括：（a）基于信号分析与特征提取的辅助诊断系统，专门提供给领域专家进行机器设备故障诊断时使用，通常由数据库、经典信号分析（时域分析、FFT频域分析）、现代信号分析、小波分析等构成特征分析提取软件系统，由领域专家应用自己的有关机器设备的知识和故障机理认识，结合分析提取的事实特征进行诊断；（b）故障诊断专家系统，采用人工智能技术由推理机、知识库、知识编辑模块、跟踪解释模块、事实证据获取等模块构成的信息软件系统。按功能又分为咨询诊断和自动诊断专家系统。按实现形式又分为基于知识库和推理机专家系统和基于模式识别、神经元网络、模糊聚类等算法构成的特

6、定诊断对象的专家系统；对于问题（4），实际上是决策的问题，在设备状态评价和故障诊断的基础上，综合考虑维修需求、损益、风险、代价和实际条件作出机器设备维护决策，这就是维护决策支持系统的功能与任务。决策支持系统是一个以数据库为平台，以经济损益分析技术、优化理论与技术、人工智能技术作支撑的智能信息系统；对于问题（5）的解决，有史以来的答案都是依靠专业技术维护人员与队伍进行。现实的需要和趋势是修机器也要科学化、知识化和信息化。在一些重要行业维护知识与实施管理系统发挥了巨大作用，例如电力设备维护ABC制度与管理系统。其基本思想将维护工作划分为ABC三类，A类不需停机检修 ，B类需停机不解体检修，C类需停机且解体检修，针对这三类工作进行信息化积累和知识共享，怎样修的就怎样记录，逐步完善、优化，一些重要关键设备的设计生产商也提供维修规程和知识模型，结合操作票和安全票的管理，最后形成好用、省钱、省事的维护知识与实施管理系统。3 电力生产设备监测、评价与维护技术发展展望可以预见，电力生产设备监测、评价与维护技术会突飞猛进的发展，大型电力生产设备的（1）状态监测与评价信息系统、（2）机器状态和运行寿命预测分析系统、（3）故障诊断系统及其专家系统、（4）维护决策支持系统、（5）维护