CN117348561A - 针对设备停机的分析管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及设备故障诊断技术领域，公开了针对设备停机的分析管控系统，停机定义模块，用于定义停机故障类型、停机信息的定义；还用于配置与停机信息相应的停机代码格式和停机代码；数据采集模块，用于采集全设备运行数据，包括设备停机数据；数据解析模块，用于根据设备停机数据匹配停机定义模块中的停机代码，生成停机事件；全设备状态统计模块，用于统计全设备的运行信息和停机事件；停机分析模块，用于根据全设备状态统计模块中某一时间段单设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行单设备停机故障分析，生成单设备的故障信息；本系统实现了停机事件的高效管理，深挖停机原因，精准故障定位，高效辅助设备检修，提高维修效率。

Description

针对设备停机的分析管控系统

技术领域

本发明涉及设备故障诊断技术领域，具体涉及针对设备停机的分析管控系统。

背景技术

水泥生产主要设备有回转窑、破碎机、辊压机、立磨机和球磨机，所有设备的稳定可靠运行保证了水泥生产质量、生产效率和全系统运行安全。

在正常生产运营下，回砖窑保持不停机运行，其他设备计划性停机进行设备维护和检修，非紧急情况下，所有设备不允许非计划性停机。但是在实际生产过程中，设备长时间运行，中途会存在偶发性短暂停机的情况，不同设备相同周期或者相同设备不同周期的停机时长和停机频次不等，停机原因无法实时评估，只能在设备计划性停运时再开展逐一排查、故障定位、原因分析、制定维修措施以及维修计划安排等工作，维修效率低。

基于以上问题，常规做法是采集设备运行数据接入管理系统，对设备运行数据进行智能化管理，但是存在的问题是，由于系统数据接入多，现有系统对数据使用逻辑的构建无法很好地兼顾数据采集量的合适以及设备运行情况分析的精准性，针对系统设备停机的管控来讲，停机定义不准确，分类不清晰，原因分析不到位，数据利用率低，无法有效辅助设备停机原因分析和设备维修。

发明内容

本发明意在提供针对设备停机的分析管控系统，用来解决现有系统对于设备运行数据的管控无法有效辅助设备停机原因分析和设备维修的技术问题。

本发明提供的基础方案为：针对设备停机的分析管控系统，所述系统包括：

停机定义模块，用于定义停机故障类型；还用于利用层级式指标评估模型，将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型关联进行停机信息的定义；还用于配置与停机信息相应的停机代码格式和停机代码；

数据采集模块，用于采集全设备运行数据，包括设备停机数据；所述设备停机数据包括集散式控制系统DCS输入的故障表面原因；

数据解析模块，用于接收从数据采集模块传输的设备停机数据，根据设备停机数据匹配停机定义模块中的停机代码，生成停机事件；

全设备状态统计模块，用于统计全设备的运行信息和停机事件；还用于统计设备维修信息，所述设备维修信息包括设备停机的实际原因以及实际维修措施；

停机分析模块，用于根据全设备状态统计模块中某一时间段单设备的停机事件，利用停机诊断模型生成单设备的故障信息；还用于根据全设备状态统计模块中某一时间段内多设备的停机事件集合，利用停机诊断模型生成多设备的故障信息；所述故障信息包括停机的初步原因、维修预案和可靠性报告。

本发明的工作原理及优点在于：针对停机故障进行了特殊的类型定义，同时将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型进行关联，配置停机代码，通过接收的设备停机数据，能够自动匹配停机代码，生成停机事件，对停机事件进行统计，基于故障分析模块完成停机故障分析和管控。

本系统首先对停机故障类型进行特殊定义，将零散的故障表面原因与特殊定义的停机故障类型关联，实现故障信息源的高效管理和停机故障的快速分类，能够清晰明确每个停机事件的停机故障类型以及与该停机故障类型关联的故障表面原因，为后续停机分析提供重要的故障信息源，提高停机分析的快速性和准确性。其次，对多个停机事件进行统计集合，能够通过多停机事件集合和故障诊断模型，借助大数据智能化手段，将单停机事件的表面原因进一步剖析停机的初步原因，停机原因进一步深化，为设备维修提供辅助支撑。同时，停机原因复杂，通过单设备和多设备的停机事件结合分析，能够提高停机原因分析的准确性，实现整个系统停机事件的全面管控。另外，停机定义模块对停机故障类型可以根据需求进行定义，可设置具有通用性、项目可复用的类型，后续也可以根据实际运行情况进行扩展，能够在不改变DCS输入故障信息的情况下，利用层级式指标评估模型和停机代码格式扩展新的故障原因，提高停机分析管控的通用性和扩展性。

相比于现有技术，本系统基于与DCS系统故障信息的关联，充分利用设备故障停机数据，实现了停机事件的高效管理，通过多方式统计，深挖停机原因，精准故障定位，给出设备维修建议，高效辅助设备检修，提高维修效率，提升设备管理能力。

进一步，停机分析模块，还用于根据全设备状态统计模块中某一时间段内多设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行多设备停机故障分析，生成多设备的故障信息。

有益效果：停机原因复杂，各设备运行情况互相关联，因此进行多设备综合分析，能够提升设备停机原因分析更全面和更精确。

进一步，所述停机分析模块，还用于根据全设备状态统计模块中的设备维修信息进行停机诊断模型训练。

有益效果：提升停机诊断模型对停机事件初步原因分析能力。

进一步，所述全设备状态统计模块，还用于对设备进行层级划分，并根据设备层级划分对停机事件进行集合统计。

有益效果：将独立的停机事件与设备层级关联，使得原因分析更加深化，初步原因更加接近真实原因，有利于辅助维修处理。

进一步，所述停机故障类型包括正常停机、工艺联锁停机和安全联锁停机。

有益效果：根据以往处理停机事件的经验，将停机故障类型分为以上三类，具有通用性，能够适用不同的项目。

进一步，所述停机定义模块还用于定义停机故障次级类型；所述停机故障次级类型与集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型均关联。

有益效果：停机故障类型细分的停机故障次级类型，能够有利于对停机故障类型下的故障表面原因进行分类集合，使得停机的表面原因更加清晰。

进一步，所述停机定义模块还用于定义停机类型；所述停机类型包括计划停、故障停和不计入；所述停机类型与集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型均关联。

有益效果：有利于对停机事件从不同维度进行统计，更多维度地展示设备运行状态。

进一步，所述停机事件包括设备名称、设备代号、停机起止时间、停机信息及其相应的停机代码和停机故障类型。

有益效果：以停机事件充分管理集散式控制系统DCS输入的故障表面原因，有利于

进一步，所述可靠性报告包括运转率、可靠性系数、机电可靠性系统、无停机连续运转日、故障停机次数、平均故障间隔时间、故障停机累计时间和故障停机日平均时间。

有益效果：利用停机事件相关数据对设备运行状态进行实时评估，能够监控停机事件对设备的影响程度，利于停机维修科学合理安排。

进一步，所述维修预案是根据初步原因以及各设备关系通过停机诊断模型得到，包括建议维修措施；当设备为多设备时，还包括多设备维修顺序以及每个设备的预估维修时间。

有益效果：通过维修预案更好的辅助设备维修，尤其是涉及多设备时，能够有助于提高维修安排，提高维修效率。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的针对设备停机的分析管控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的针对设备停机的分析管控系统的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例基本如附图1所示：针对设备停机的分析管控系统，所述系统包括：

停机定义模块，用于定义停机故障类型；还用于利用层级式指标评估模型，将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型关联进行停机信息的定义；还用于配置与停机信息相应的停机代码格式和停机代码；

具体的，层级式指标评估模型，是对设备运行数据进行逐级分析，能够从海量数据分层级提取关键数据，实现海量的设备运行数据的分类，以多个关键指标表示设备运行状态，以集散式控制系统DCS输入的故障表面原因能够体现故障状态信息。基于此，本方案将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型进行关联形成停机信息，停机信息包括停机故障类型和故障表面原因，能够在数据采集后，层级式分析数据，得到故障表面原因，快速匹配出停机故障类型，实现设备运行数据的高效管理，同时快速完成停机故障分类。

本实施例中，所述停机故障类型包括正常停机、工艺联锁停机和安全联锁停机，三个类型的选择是基于以往设备停机原因以及故障信息源，选取的适合多数项目的停机故障类型用于统计分析，具有通用性，其他实施例中，可根据需要进行定义，本模块具有较强扩展性。

所述停机定义模块还用于定义停机故障次级类型；所述停机故障次级类型与集散式控制系统DCS输入的故障信息和停机故障类型均关联，具体的，停机故障次级类型是在停机故障类型针对故障信息第一次分类的基础上，进行二次分类，将停机故障类型划分为多个停机故障次级类型，每个停机故障次级类型对应多个集散式控制系统DCS输入的故障信息，通过停机故障次级类型将停机故障类型和集散式控制系统DCS输入的故障信息关联起来，有利于对海量故障信息的细分管理，更加清晰停机故障分类，为后续根据停机信息进行停机原因分析提供有力的数据支撑，同时还能够提高停机故障类型的扩展性，在不改变故障信息的基础上扩展新的故障原因，新的故障原因是根据实际设备运行以及长时间停机原因分析和检修情况进行重新定义，能够进一步深化停机原因的分析，提高系统停机分析的准确性。本实施例中，提供的停机信息如表1：

表1停机信息表

基于停机信息，配置停机代码格式，本实施例中，停机代码由5位数代码输出，格式为XXXXX，其中第一位X代表停机故障类型(比如0为正常停机，1为工艺联锁停机，2为安全联锁停机，根据需要，还可以设置3-9为其他类型停机)，第二位X代表停机故障次级类型(比如0为无次级类型，对于部分故障信息较少的情况下，可以不进行次级分类，降低分类冗余；根据具体的停机故障类型，设定该停机故障类型下具体的停机故障子类型，比如2为安全联锁停机，其次级类型为1开关量信号，2模拟量限制，3通讯信号，能够对故障信息进一步分类，方便后续对停机故障类型调整时，能够通过次级类型打包捆绑式调整，提高停机定义模块的定义效率)，第三、四和五位代表集散式控制系统DCS输入的故障信息，如上表中数字所示。以一位数将停机故障类型以及次级类型数量限定在10个以内，避免分解太细，造成后续原因分析和数据统计的复杂性。

所述停机定义模块还用于定义停机类型；所述停机类型包括计划停、故障停和不计入；所述停机类型与集散式控制系统DCS输入的故障信息和停机故障类型均关联。停机类型与停机故障类型是从不同维度进行停机管控，停机故障类中主要是从停机表面原因进行停机管控，停机类型是从计划和非计划停机方面进行停机管控，方便后续对设备可靠性进行统计分析，另外，划分不计入停机类型，能够一定程度去剔除对可靠性评估无关或影响较小的停机事件，能够使得基于停机事件对设备的可靠性评估更加精准，更加合理。

如图2所示，数据采集模块，用于采集全设备运行数据，包括设备停机数据；所述设备停机数据包括集散式控制系统DCS输入的故障信息；

具体的，采集全设备运行数据，为全设备状态统计模块统计展示各设备的运行状况提供数据源；设备停机数据包括设备名称、设备编码、停机起止时间和设备停机时各参数具体数据，为后续停机分析提供数据源。

数据解析模块，用于接收从数据采集模块传输的设备停机数据，根据设备停机数据匹配停机定义模块中的停机代码，生成停机事件；

具体的，根据设备停机时各参数具体数据传入DCS系统生成故障表面原因，例如，设备停机，实时采集设备名称ADAP，设备代号461KL01，实时采集到变频器电机电流，超过了限定值，说明电机负载过重，此时，DCS系统生成故障表面原因“变频器故障”；通过故障表面原因匹配停机故障类型，生成停机代码，通过数据解析模块匹配到停机故障类型为2安全联锁停机，进一步有停机次级故障类型为1开关量信号，停机代码为21003；进一步生成停机事件，具有完整的停机信息，为全设备状态统计模块统计设备停机情况提供数据源；所述停机事件包括设备名称、设备代号、停机起止时间、停机信息及其相应的停机代码和停机故障类型；生成停机事件，传输到全设备状态统计模块，根据预设的算法和模型完成分析管控。

如图2所示，停机事件，还包括生产部门人员线下现场巡视检查时，发现设备异常，操作设备停机，进行线上系统录入的方式增加停机事件。

全设备状态统计模块，用于统计全设备的运行信息和停机事件；还用于统计设备维修信息，所述设备维修信息包括设备停机的实际原因以及实际维修措施；

具体的，根据数据采集模块传输的全设备运行数据进行全设备的运行信息统计，包括展示设备的正常状态，停机状态，告警状态和预警状态，可以进行全系统正常设备、停机设备、告警设备和预警设备数据比例的实时监控，同时能够显示全设备运行数据的数据测试点位及数量，统计正常测点、告警测点和预警测点的数据比例的实时监控，实现系统整体监控。

对数据解析模块传输的停机事件按时间段进行统计，具体统计包括单设备停机的停机记录明细、停机记录汇总、表面原因汇总。

时间段可以根据实际生产运营、监控管理需求和设备计划检修要求等进行综合设定，本实施例中，时间段包括昨日、近一周、近1月、近3月和近1年，这样的时间段设置，根据以往设备停机频率以及设备计划检修间隔进行合理设定，能够兼顾停机管控需求、系统数据处理能力和查询统计有效性。

所述全设备状态统计模块，还用于对设备进行层级划分，并根据设备层级划分对停机事件进行集合统计。本实施例中，对设备进行层级划分，第一层级单设备的停机事件(比如粉碎机、辊压机、立磨机和球磨机)，第二层级子系统的多设备停机事件集合(比如粉碎子系统包括粉碎机和辊压机，磨机子系统包括立磨机和球磨机)，第三层级全系统的多设备停机事件集合(所有设备)，因为设备的停机不仅仅是设备本身引起的，也可能是其他设备引起的，也可能存在多设备同时停机的情况，因此进行分区统计，能够多维度进行停机原因分析，实现停机原因的深度挖掘，提高停机原因分析的准确性。

停机分析模块，用于根据全设备状态统计模块中某一时间段单设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行单设备停机故障分析，生成单设备的故障信息；所述故障信息包括停机的初步原因、维修预案和可靠性报告。还用于根据全设备状态统计模块中某一时间段内多设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行多设备停机故障分析，生成多设备的故障信息。

具体的，停机诊断模型主要根据时间段内的各层级设备停机事件集合，将停机事件相关数据输入停机诊断模型，通过算法分析得到，当设备为第一层级单设备时，进行单设备的停机故障分析，当设备为第二层级子系统和第三层级全系统的多设备时，进行多设备的停机故障分析；多设备停机故障分析时，需要判断时间段是否有同时停机的设备，如果有同时停机的设备，则需要特别标注提醒，其初步原因也是根据同时停机情况经过停机诊断模型分析得到，能够将单设备的表面原因经由设备关系综合分析得到初步原因，能够提高设备停机原因分析的精准度，给出的维修预案对于设备维修也更具有参考价值。

故障信息包括停机的初步原因，维修预案和可靠性报告，还包括表面原因ABC分析。

其中，初步原因是根据设备层级中各设备关系以及各设备表面原因综合分析得到，将分散独立的表面原因能够与设备以及设备之间的关系进行关联，实现停机原因的进一步深化。

维修预案是根据初步原因以及各设备关系分析得到，包括建议措施，以及当设备为多设备时，还给出多设备停送电顺序、维修顺序以及预估维修时间，以辅助实际维修做好更充分的准备。

可靠性报告包括运转率、可靠性系数、机电可靠性系统、无停机连续运转日、故障停机次数、平均故障间隔时间、故障停机累计时间和故障停机日平均时间，能够全面的反映设备状态，同时能够评估停机事件对设备状态的影响程度，用于评估是否需要在计划外进行紧急停机进行设备维修。

如图2所示，在停机分析过程中，还包括设备工程师根据接收到停机事件通知后，根据停机知识库以及经验，对停机表面原因和根本原因进行分析和录入确认，以提高系统原因分析的准确性。

还用于根据全设备状态统计模块中的设备维修信息进行停机诊断模型训练，具体的，针对不断丰富的停机事件以及各级分析的停机原因，采用现有技术自适应自学习相关算法模型进行训练，使得停机诊断模型的判断精准性不断提升。

本系统将DCS系统的故障表面原因与停机故障类型关联，再进行停机事件统计，进一步完成停机事件初步原因的分析，实现对设备停机事件的精准原因分析和全面管控，使得停机数据得到高效利用，深化停机原因分析，有效辅助设备维修。

实施例二

与实施例一不同的是，数据解析模块还包括趋势预测单元和告警单元，所述趋势预测单元，用于接收从数据采集模块传输的全设备运行数据，对设备停机数据相关的指标进行趋势预测，当某个故障表面原因相关联的多个数据中的一个数据达到异常阈值情况后，依次判断与此表面原因相关联的其他数据差异情况，如果至少一个对比变化具有强相关性趋势，即针对此故障表面原因的至少三个数据具有停机趋势，则通过告警单元进行告警提示，以提醒系统管理人员可能发生停机事件，辅助系统管理人员做好相关准备，还可通过多个相关联的故障表面原因相应的数据趋势进行综合判断，通过多次对比变化判断，能够提高停机趋势判断的准确性。

实施例三

与实施例一或二不同的是，还包括GPS模块，用于检查所有模块的GPS时钟，保证所有数据的采集以及对该数据的分析判断保持一致性，提高故障停机分析判断的准确性。

实施例四

与实施例一、二或三不同的是，还包括可视化展示模块，用于接收从全设备状态统计模块传输的数据，进行数据展示。系统设备图，展示整个系统设备，系统内搭建有各设备模型，搭建时直接根据需要添加即可完成整个系统的搭建。其他模块根据设备层级、数据层级等进行可视化展示。

本系统通过特殊定义的停机故障类型，将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因与停机故障类型关联，对停机数据进行集中、高效管控，对停机事件的表面原因、初步原因和真实原因层层深入分析，为设备维护和设备维修提供系统、科学的数据支撑。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述系统包括：

停机定义模块，用于定义停机故障类型；还用于利用层级式指标评估模型，将集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型关联进行停机信息的定义；还用于配置与停机信息相应的停机代码格式和停机代码；

数据采集模块，用于采集全设备运行数据，包括设备停机数据；所述设备停机数据包括集散式控制系统DCS输入的故障表面原因；

数据解析模块，用于接收从数据采集模块传输的设备停机数据，根据设备停机数据匹配停机定义模块中的停机代码，生成停机事件；

全设备状态统计模块，用于统计全设备的运行信息和停机事件；还用于统计设备维修信息，所述设备维修信息包括设备停机的实际原因以及实际维修措施；

停机分析模块，用于根据全设备状态统计模块中某一时间段单设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行单设备停机故障分析，生成单设备的故障信息；所述故障信息包括停机的初步原因、维修预案和可靠性报告。

2.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，停机分析模块，还用于根据全设备状态统计模块中某一时间段内多设备的停机事件集合，利用停机诊断模型进行多设备停机故障分析，生成多设备的故障信息。

3.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述停机分析模块，还用于根据全设备状态统计模块中的设备维修信息进行停机诊断模型训练。

4.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述全设备状态统计模块，还用于对设备进行层级划分，并根据设备层级划分对停机事件进行集合统计。

5.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述停机故障类型包括正常停机、工艺联锁停机和安全联锁停机。

6.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述停机定义模块还用于定义停机故障次级类型；所述停机故障次级类型与集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型均关联。

7.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述停机定义模块还用于定义停机类型；所述停机类型包括计划停、故障停和不计入；所述停机类型与集散式控制系统DCS输入的故障表面原因和停机故障类型均关联。

8.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述停机事件包括设备名称、设备代号、停机起止时间、停机信息及其相应的停机代码和停机故障类型。

9.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述可靠性报告包括运转率、可靠性系数、机电可靠性系统、无停机连续运转日、故障停机次数、平均故障间隔时间、故障停机累计时间和故障停机日平均时间。

10.根据权利要求1所述的针对设备停机的分析管控系统，其特征在于，所述维修预案是根据初步原因以及各设备关系通过停机诊断模型得到，包括建议维修措施；当设备为多设备时，还包括多设备维修顺序以及每个设备的预估维修时间。