CN103477293A - 反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，其只利用最上级层级的健康指数便能够更轻松、便利地确认成套设备的状态，当在下级的任意层级中，对任意构成要素的实测值超出正常值时，所述实测值能够反映于健康指数，即使对特定构成要素的实测值暂时超出正常范围，在成套设备因所述实测值的变化而出错的可能性较小的情况下，使所述构成要素的实测值最小限度地影响健康指数。

Description

反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质
技术领域
本发明涉及反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，更详细而言，涉及一种只利用最上级层级的健康指数便能够更轻松、便利地确认成套设备的状态，当在下级的任意层级中，对任意构成要素的实测值超出正常值时，所述实测值能够反映于健康指数，即使对特定构成要素的实测值暂时超出正常范围，在成套设备因所述实测值的变化而出错的可能性较小的情况下，使所述构成要素的实测值最小限度地影响健康指数的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质。
背景技术
在成套设备中，以构成要素与构成该构成要素的下级构成要素的树形结构形成。在成套设备的树形结构的最上级，可以是成套设备自身，在其下级可以配置诸如锅炉或涡轮机的构成要素。此时，当形成成套设备的树形结构时，最上级层级可以根据使用者的需要来选择。
例如，如图1所示，在构成成套设备的最上级层级，可以配置“BOILER(锅炉)”和“Turbine(涡轮机)”等(层级1)。此时，作为“BOILER(锅炉)”的下级层级，由“DRAF-SYS(通风系统)”、“FURNACE(炉系统)”、“FUAL&FIRING(燃料系统)”、“FGD&EP(脱硫系统)”等构成(层级2)。而且，作为“DRAF-SYS(通风系统)”的下级层级，由“FD FAN(压力送风机)”、“ID FAN(引风机)”、“PA FAN(1次空气送风机)”、“GAH”构成(层级3)，“FD FAN(压力送风机)”由“FD FAN-A(压力送风机A)”和“FD FAN-B(压力送风机B)”构成(层级4)，作为“FD FAN-A(压力送风机A)”的下级层级，由“FDFA-INOUT PR(FA-FAN压力)”、“FDFA-INOUT TEMP(FD-FAN温度)”、“FDFA-AIR FLOW(FD-FAN空气流量)”、“FDFA-BRG&WIND(FD-FAN轴承)”、“FDFA-VIBRATION(FD-FAN振动)”构成(层级5)。另外，作为“FDFA-INOUT PR(FA-FAN压力)”的下级层级，由“SPECIFIC ENERGY#1FD”、“FDF-A SUCTION-PRESSURE”、“FDF-A IN PRESS ABS”、“FDF-A IN PRESS ABS”、“FDF-A OUT PRESS”、“FDF-A INNET PRESS”构成。
通常而言，为了测量作为最上级层级的“BOILER(锅炉)”的健康指数，测量最下极构成要素的实测值，在不对该实测值补正的情况下，算出次上级层级的健康指数，反复这种过程，算出最上级层级的健康指数。
可是，就这种方法而言，尽管最下级层级中的一个以上的构成要素或上级构成要素中的一个以上的构成要素的实测值超出正常值，由于健康指数值传递到上级层级，因而其严重性或重要性衰减，结果，最上级层级的健康指数判定为正常值。也就是说，根据以往技术的健康指数算出方法，健康指数被歪曲，健康指数的可靠性低下。
而且，这错失了对超出正常值的构成要素执行修理、检修或更换的时间点，结果，导致成套设备整体停止启动(出错)，存在造成重大损害的危险性。
为了防止这种情况，不仅是构成成套设备的上级层级的构成要素，还需要实时检查最下级层级的构成要素的运转实测值是否属于正常范围。
另外，在下级构成要素中，即使实测值暂时超出正常值，对于最上级层级的正常值，既存在不产生影响的情形，也发生相反的情形。
因此，需要开发一种方法，即使不确认下级层级的实测值是否在正常范围内，只通过上级层级的健康指数，便能够确认构成上级层级的树形的全体构成要素的健康指数。
发明内容
因此，本发明旨在消除如上所述的以往问题，本发明的目的在于提供一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，用于只通过最上级层级的健康指数，便更轻松、便利地确认成套设备的状态。
本发明的另一目的在于提供一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，在下级的任意层级中，当对任意构成要素的实测值超出正常值时，所述实测值能够反映于健康指数。
本发明的又一目的在于提供一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，即使对特定构成要素的实测值暂时超出正常范围，在成套设备因所述实测值的变化而出错的可能性较小的情况下，使所述构成要素的实测值最小限度地影响健康指数。
为了达成如上所述的目的，根据本发明的特征，本发明涉及一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，包括：第1步骤，收集关于成套设备的最下级层级的数据，算出对构成最下级层级的各构成要素的预测值；第2步骤，把所述预测值与对相应构成要素的实测值进行对比，算出对各个相应构成要素的标记指数；第3步骤，在所述标记指数中，甄别按由小到大顺序的第1～n最小值和按由大到小顺序的第1～n最大值；第4步骤，计算关于各n个的最大值和各n个的最小值的偏差值，算出关于所述偏差值的平均值(X)；第5步骤，以所述平均值为基础，算出与所述平均值的大小成反比的补偿值(Y)；第6步骤，算出所述第1～n最小值和第1～n最大值的平均值(X')；第7步骤，把第5步骤的补偿值(Y)与第6步骤的平均值(X')的积，与第3步骤中的第1最小值进行对比，把所述值与所述最小值中较大的值决定为所述最下级层级所属的次上级构成要素的指数；以及第8步骤，以在第7步骤中决定的关于次上级层级的各构成要素的指数为基础，执行第3～7步骤，决定最上级构成要素的指数。
此时，第2步骤的标记指数包括为了对实测值以既定振幅变化的构成要素的实测值暂时超出正常范围的状态进行补正而输入的A值、为了调整预测值与实测值的偏差反映率而输入的B值，根据以下数学式算出。
Figure BDA0000395775270000041
另外，第5步骤的补偿值(Y)根据以下数学式算出。
Y = 1.2 - 2 ( X 100 ) , 0.1 ≤ Y ≤ 1
而且，优选第2步骤中的标记指数，是乘以根据相应构成要素的重要度赋予的加权值算出的，所述加权值是对相应构成要素的出错可能性进行指数化算出的。
根据本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质，只利用最上级层级的健康指数便能够更轻松、便利地确认成套设备的状态，因而具有能够更高效地控制及管理成套设备出错的危险要素的效果。
而且，根据本发明，当在下级的任意层级中，对任意构成要素的实测值超出正常值时，所述实测值能够反映于健康指数，因而具有能够通过对所述构成要素的控制及管理而防止成套设备整体出错的优点。
另外，根据本发明，即使对特定构成要素的实测值暂时超出正常范围，在成套设备因所述实测值的变化而出错的可能性较小的情况下，使所述构成要素的实测值最小限度地影响健康指数，具有根据出错可能性，实现成套设备的差别化控制及管理的优点。
附图说明
图1是用于说明构成成套设备的树形结构的示例的图，
图2是图示本发明的成套设备的健康指数测量方法的顺序图，
图3是图示用于说明本发明的成套设备的健康指数测量方法的一个示例的图，
图4是说明本发明的成套设备的健康指数测量方法中的补偿值的图表，
图5是图示用于说明本发明的成套设备的健康指数测量方法的另一示例的图，
图6是图示用于说明本发明的成套设备的健康指数测量方法的又一示例的图。
具体实施方式
下面就本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法及存储了用于执行该方法的程序的计算机可判读的存储介质进行说明。
图2是图示本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法的顺序图，图3是图示用于说明本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法的一个示例的图，图4是说明本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法中的补偿值的图表，图5是图示用于说明本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法的另一示例的图，图6是图示用于说明本发明的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法的又一示例的图。
在本发明中，在成套设备的构成要素与构成该构成要素的下级构成要素的树形结构中，针对最下极构成要素，使用以过去的数据为基础的预测值和实测值算出指数，对于最下极构成要素以上的上级构成要素，以最下极构成要素的指数为基础，按各层级算出指数，最终算出最上级构成要素或层级的健康指数。
其中，把以最下极构成要素的指数为基础算出关于最下级层级的指数的方法称为标记指数规则(Tag Index Rule)，把在相对于最下级层级的上级层级中算出指数的方法称为分组指数规则(Group Index Rule)。
因此，首先对标记指数规则进行说明。
成套设备作为为了达成特定目的而由多数的系统及设备构成的装置，一般安装有用于确认运转及安全状态的一个以上的测量仪，由能够离线或在线对之进行测量的构成形成。
能够通过所述测量仪，收集、存储关于成套设备的运转历史的数据。例如，在所述成套设备的运转历史中，收集、存储判定为正常状态的数据，其中，也收集、存储在构成多个系统的树形结构中，关于形成最下级层级的构成要素的数据。
此时，在最下级层级中，可以甄别、分配对成套设备的指数产生最大影响的构成要素。
如此收集存储的数据，可以用作在构成最下级层级的各构成要素的当前时间点中，预测将显示出某范围内的实测值的资料。此时，可以根据相应构成要素的特性及运转历史，决定在所述范围内，把某值用作预测值，例如，可以把关于所述范围的平均值用作对相应构成要素的当前时间点的预测值(步骤S10)。
预测值确定后，通过测量仪获得相应构成要素的实测值，对比所述预测值与实测值，算出关于相应构成要素的标记指数。
所述标记指数可以如以下[数学式1]所示计算。
数学式1
Figure BDA0000395775270000061
其中，A值是为了对实测值以既定振幅变化的构成要素的实测值暂时在正常范围内有变化的状态进行补正而输入的值。
所述A值默认设置为零(zero)，可以由管理员修改，可以按各构成要素或一并修改。而且，特定构成要素的实测值具有既定振幅地移动时，由于瞬间超出预测范围，尽管正常，也会发生警报，在这种情况下，如果加大A值，则能够诱发预测范围拓宽的效果，消除如上所述的问题。例如，当特定构成要素具有如上所述的特性时，在标记指数下落到“80”以下的情况下，如果A值为“10”，则标记指数上升补正为“90”。
B值作为用于调整预测值与实测值的偏差反映率而输入的值，B值越大，偏差反映率越高，B值越小，偏差反映率越低。所述B值一般定为“100”使用。
以这种方式确定的关于最下极构成要素的标记指数的示例图示于图3中。即，在作为最下级层级的“层级6”中，可以由一个以上的构成要素形成，算出对各构成要素的标记指数。此时，在图3中图示的4个构成要素分别具有“99.00”、“97.00”、“95.00”、“98.00”的标记指数。
另外，所述标记指数可以乘以根据相应构成要素的重要度赋予的加权值决定。此时，所述加权值对相应构成要素的出错可能性进行指数化并算出。例如，出错可能性高的构成要素给予100%的加权值，对于出错可能性低的构成要素，可以给予50%的加权值(步骤S20)。
标记指数确定后，在所述标记指数中甄别按由小到大顺序的第1～n最小值和由大到小顺序的第1～n最大值。当最下级层级由4个以上的构成要素形成时，算出关于各构成要素的标记指数，提取设置的系数的最小值和最大值。
例如，如图3所示，把标记指数中最小的值确定为“最小值1”，把第二小的值确定为“最小值2”，把最大的值确定为“最大值1”，把第二大的值确定为“最大值2”(步骤S30)。
然后，计算关于各n个的最大值和各n个的最小值的偏差值，算出关于所述偏差值的平均值(X)。例如，偏差值以“最大值1-最小值1”、“最大值1-最小值2”、“最大值2-最小值1”、“最大值2-最小值2”求出。因此，在图3的情况下，“最大值1-最小值1”为“4.00”，“最大值1-最小值2”为“2.00”，“最大值2-最小值1”为“3.00”，“最大值2-最小值2”为“1.00”。
而且，关于所述偏差值的平均值(X)为“2.25”(步骤S40)。
求出平均值(X)后，算出与所述平均值的大小成反比的补偿值(Y)。所述补偿值(Y)用于根据所述偏差值的平均值(X)的大小，对以下将算出的最大值及最小值的平均值(X')进行补偿。如果平均值(X)大，则是最大值与最小值间的偏差较大的情形，因而补偿值(Y)减小。相反，如果平均值(X)小，则是最大值与最小值间的偏差较小的情形，因而补偿值(Y)增大。
如上所述，基于平均值(X)算出补偿值(Y)，可以应用多样的方式，在本实施例中，应用如[数学式2]的方式。
数学式2
Y = 1.2 - 2 ( X 100 ) , 0.1 ≤ Y ≤ 1
而且，关于偏差(X/100)与补偿值(Y)的图表图示于图4中。
通过[数学式2]和图4可知，补偿值(Y)取0～1之间的值，零(zero)在数字式上没有意义，因而在本发明中，只取“0.1”以上的值。因此，如果偏差(X/100)为“0.1”以下，则补偿值(Y)为“1”，如果偏差(X/100)为“0.55”以下，补偿值(Y)决定为“0.1”。
在图3中，偏差值的平均值(X)为“2.25”，因而如果把所述值代入[数学式2]，则补偿值(Y)为“1”。这是因为，虽然实际计算值为“1.155”，但由于补偿值(Y)为“1”以下，因而最终补偿值决定为“1”(步骤S50)。
另一方面，算出所述第1～n最小值和第1～n最大值的平均值(X')。在本实施例中，算出最小值1、最小值2、最大值1、最大值2的平均值(X')，该值为“97.25”(步骤S60)。
补偿值和平均值(X')决定后，与把补偿值(Y)与平均值(X')相乘的值与第1最小值进行对比，把所述值与所述最小值中较大的值决定为所述最下级层级所属的次上级构成要素的指数。
在本实施例中，所述补偿值(Y)为“1”，平均值(X')为“97.25”，因而补偿值与平均值(X')相乘的值依然为“97.25”。而且，该值比最小值1(95.00)大，因而所述值被决定为次上级构成要素的指数(步骤S70)。
下面对分组指数规则进行说明。
分组指数规则的基本事项与标记指数规则相同。即，以各构成要素的指数为基础算出所述构成要素的次上级构成要素的指数的方式与标记指数规则相同。
不过，在标记指数规则中，以预测值和实测值为基础核算各构成要素的指数，但在分组指数规则中，以下级构成要素为基础核算，两者在这点上不同。
在图3中显示了以这种方式算出对各层级的指数，作为最上级构成要素的“层级1”的指数最终决定为“95.56”，所述“层级1”的指数成为图3所示树形结构的层级的健康指数(步骤S80)。
下面，以图5为基础，对最下极构成要素中的一部分构成要素的指数低下时的健康指数算出方法进行说明。
如图5所示，在最下级层级中，2个构成要素的指数核算得非常低，为“50.00”和“43.00”。因此，“43.00”匹配最小值1，“50.00”匹配最小值2。而且，最大值1为“98.00”，最大值2为“95.00”。
在所述4个值中，偏差值的平均值(X)为“50.00”，如果以[数学式2]为基础计算补偿值(Y)，补偿值为“0.20”。
而且，如果计算最小值1、最小值2、最大值1、最大值2的平均值(X')，为“71.50”，补偿值(Y)与平均值(X')的积为“14.3”。此时，“14.3”比最小值1(43.00)小，因而次上级层级(层级5)构成要素的指数决定为最小值1，即“43.0”。
如果以与此相同的方式，依次算出“层级4～1”的构成要素的指数，则为“51.52”、“63.72”、“67.95”、“78.94”。
在图5所示的树形结构中，在最下级层级(层级6)中，作为2个构成要素的指数过低的情形，指数逐渐上升，以便在上级层级中算出指数，但最上级层级的健康指数表现出相当下落的状态。因此，通过健康指数的确认，能够感知在下级层级中，构成要素的指数过度下落。
下面以图6为基础，说明在最下级层级(层级6)中2个构成要素和在次上级层级(层级5)中一个构成要素的指数过低的情况下，如何反映于健康指数。
如图所示，最下级层级(层级6)的指数为“20.00”、“43.00”、“95.00”、“98.00”，最小值1为“20.00”，最小值2为“43.00”，最大值1为“98.00”，最大值2为“95.00”。
如果以这种指数为基础，如上所述地计算次上级层级的指数，则为“20.00”。可是，在次上级层级(层级5)中，另一构成要素的指数显示为过低的“45.00”。
在这种状态下，如果以层级5的指数为基础，依次计算次上级层级(层级4～1)的指数，则为“20.00”、“33.66”、“38.09”、“48.02”，因而可知，最上级层级的指数，即健康指数算出得过低，为“48.02”。
因此，管理员在图6所示的树形结构中，通过掌握健康指数可以感知，在下级层级中，构成要素的指数下落过多。
本发明的权利并非限定于以上说明的实施例，而是根据权利要求书记载的内容定义，本发明所属技术领域的技术人员可以在权利要求书记载的权利范围内进行多样的变形及修改，这是不言而喻的。

Claims (6)

1.一种反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，其特征在于，包括：
第1步骤，收集关于成套设备的最下级层级的数据，算出对构成最下级层级的各构成要素的预测值；
第2步骤，把所述预测值与对相应构成要素的实测值进行对比，算出对各个相应构成要素的标记指数；
第3步骤，在所述标记指数中，甄别按由小到大顺序的第1～n最小值和按由大到小顺序的第1～n最大值；
第4步骤，计算关于各n个的最大值和各n个的最小值的偏差值，算出关于所述偏差值的平均值(X)；
第5步骤，以所述平均值为基础，算出与所述平均值的大小成反比的补偿值(Y)；
第6步骤，算出所述第1～n最小值和第1～n最大值的平均值(X')；
第7步骤，把第5步骤的补偿值(Y)与第6步骤的平均值(X')的积，与第3步骤中的第1最小值进行对比，把所述值与所述最小值中较大的值决定为所述最下级层级所属的次上级构成要素的指数；以及
第8步骤，以在第7步骤中决定的关于次上级层级的各构成要素的指数为基础，执行第3～7步骤，决定最上级构成要素的指数。
2.根据权利要求1所述的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，其特征在于，
第2步骤的标记指数是包括为了对实测值以既定振幅变化的构成要素的实测值暂时超出正常范围的状态进行补正而输入的A值、为了调整预测值与实测值的偏差反映率而输入的B值，根据以下数学式算出的。
Figure FDA0000395775260000011
3.根据权利要求1所述的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，其特征在于，
第5步骤的补偿值(Y)根据以下的数学式计算。
Y = 1.2 - 2 ( X 100 ) , 0.1 ≤ Y ≤ 1
4.根据权利要求1所述的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，其特征在于，
第2步骤中的标记指数，是乘以根据相应构成要素的重要度赋予的加权值算出的。
5.根据权利要求4所述的反映下级构成要素的状态的成套设备的健康指数测量方法，其特征在于，
所述加权值是对相应构成要素的出错可能性进行指数化算出的。
6.一种存储了用于执行权利要求1至权利要求5中任意一项的方法的程序的计算机可判读的存储介质。
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