CN118067235A - 高温塔式设备的检测方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温塔式设备的检测方法、装置、系统和存储介质。其中，该方法包括：获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率，振动信息由部署在高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。本发明解决了无法有效对高温塔式设备的运行状态进行检测的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及设备检测技术领域，具体而言，涉及一种高温塔式设备的检测方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
目前，延迟焦化装置是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要加工装置。随着原油加工能力的提升，大部分炼化企业焦炭塔始终处于满负荷运行状态。为提高处理量，焦炭塔的生产周期逐渐缩短，且生焦时间仍在继续压缩，低等级原油、满负荷生产将给高温塔式设备的使用寿命带来极大危害，严重时会导致设备损毁，甚至造成人员伤亡等重大安全事故。
在相关技术中，通常使用无损检测方法对高温塔式设备进行检测。例如，磁粉检测、超声波检测、X射线检测、温度检测、应力检测等均可用于高温塔式设备的健康诊断与损伤检测和定位，但这些检测方法也均有其独特的应用领域和局限性。例如，磁粉检测受磁粉粒度的限制，只能检测具有一定开口宽度的表面裂纹，且需要磁化，对检测仪器要求高；超声波检测需对设备结构进行扫查，检测效率低，且在检测闭合裂纹时可靠性不高，对表面处理要求高；X射线检测对象通常是体积型的损伤，仪器复杂、检测速变慢，不适合工业现场大规模检测；温度检测方法对早期微弱故障反应灵敏度低；应力检测方法检测周期长，对构件表面光洁程度要求高，大多采用接触式测量方法，操作过程复杂。也即，上述检测方法无法有效对高温塔式设备的运行状态进行检测。
针对上述无法有效对高温塔式设备的运行状态进行检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种高温塔式设备的检测方法、装置、系统和存储介质，以至少解决相关技术中无法有效对高温塔式设备的运行状态进行检测的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种高温塔式设备的检测方法。该方法可以包括：获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率，振动信息由部署在高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
可选地，基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，包括：对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标；对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标；对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
可选地，对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标，包括以下至少之一：对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，得到至少一种时域监测指标中的均方根值；对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到至少一种时域监测指标中的方根均值；对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到至少一种时域监测指标中的平均幅值；确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为至少一种时域监测指标中的最大幅值。
可选地，对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标，包括：对不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，得到至少一频域监测指标中的重心频率。
可选地，对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标，包括：利用模糊函数对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵；基于散布模式对不同部位的振动信息进行散布熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
可选地，高温塔式设备的检测方法还包括：响应于高温塔式设备出现故障，生成预警信息，其中，预警信息中至少包括高温塔式设备的异常监测指标。
可选地，高温塔式设备的检测方法还包括：响应于多个监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，确定高温塔式设备处于正常工作状态。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种高温塔式设备的检测装置。该装置包括：获取单元，用于获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率，振动信息由部署在高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；第一确定单元，用于基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；第二确定单元，用于响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
可选地，第一确定单元包括：第一分析模块，用于对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标；第二分析模块，用于对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标；第三分析模块，用于对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
可选地，第一分析模块包括：第一计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，得到至少一种时域监测指标中的均方根值；第二计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到至少一种时域监测指标中的方根均值；第三计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到至少一种时域监测指标中的平均幅值；第一确定子模块，用于确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为至少一种时域监测指标中的最大幅值。
可选地，第二分析模块包括：第四计算子模块，用于对不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，得到至少一频域监测指标中的重心频率。
可选地，第三分析模块包括：第五计算子模块，用于利用模糊函数对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵；第六计算子模块，用于基于散布模式对不同部位的振动信息进行散布熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
可选地，高温塔式设备的检测装置还包括：生成单元，用于响应于高温塔式设备出现故障，生成预警信息，其中，预警信息中至少包括高温塔式设备的异常监测指标。
可选地，高温塔式设备的检测装置还包括：第三确定单元，用于响应于多个监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，确定高温塔式设备处于正常工作状态。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种高温塔式设备的检测系统。该检测系统包括：加速度传感器、加速度传感器预处理模块、状态监测模块和高温塔式设备；加速度传感器，部署于高温塔式设备的表面，用于采集高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率；加速度传感器预处理模块，与加速度传感器连接，用于基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；状态监测模块，与加速度传感器预处理模块连接，用于在响应到多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标时，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的设备的标定方法。
在本发明中，获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率，振动信息由部署在高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。也就是说，在本申请中，通过高温塔式设备表面不同部位部署的加速度传感器采集高温塔式设备表面不同部位的振动信息，由于振动的加剧是高温塔式设备即将发生故障的征兆，基于此，可以根据不同部位的振动信息确定高温塔式设备的多个监测指标，当任一监测指标大于监测指标阈值，则可以将该监测指标确定为异常监测指标，进而确定高温塔式设备处于异常工作状态，根据多个监测指标以及监测指标阈值，可以快速的确定出高温塔式设备是否出现故障，从而提升高温塔式设备的运行可靠性，实现有效对高温塔式设备进行检测的技术效果，进而解决无法有效对高温塔式设备进行检测的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的一种高温塔式设备的监测系统的示意图；
图3是根据本申请实施例的一种加速度传感器单元在高温塔式设备上的部署示意图；
图4是根据本申请实施例的一种加速度传感器单元在高温塔式设备上的安装示意图；
图5是根据本申请实施例的一种健康监测与损伤识别单元提供的关键信息的示意图；
图6是根据本申请实施例的一种健康监测与损伤识别单元的示意图；
图7是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测系统的示意图；
图8是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种高温塔式设备的检测方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取高温塔式设备的不同部位的振动信息。
在本申请上述步骤S101的技术方案中，不同部位的振动信息用于指示高温塔式设备不同部位的振动频率，高温塔式设备表面不同部位部署有加速度传感器，加速度传感器可以监测到高温塔式设备不同部位的振动信息，其中，加速度传感器的在高温塔式设备上的布控位置和布控数量可以根据实际情况调整。
在该实施例中，可以对高温塔式设备进行分层并安装加速度传感器，该加速度传感器可以为加速度传感器监测单元，加速度传感器监测单元可以监测到高温塔式设备不同部位的振动信息，加速度传感器监测单元可以为单个加速度传感器单元或加速度传感器单元阵列。
步骤S102，基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标。
在本申请上述步骤S102的技术方案中，监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态，监测指标可以包括高温塔式设备的至少一种时域监测指标、高温塔式设备的至少一种频域监测指标以及高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。基于此，在获取到高温塔式设备不同部位的振动信息后，可以基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标。
在该实施例中，由加速度传感器获取到的高温塔式设备的振动信息通常用电信号表示，基于此，在获取到高温塔式设备不同部位的振动信息之后，可以将以电信号表示的振动信息转换为数字信号表示的振动信息，进而对不同部位的振动信息对应的数字信号进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标；对不同部位的振动信息对应的数字信号进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标；对不同部位的振动信息对应的数字信号进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
步骤S103，响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
在本申请上述步骤S103的技术方案中，多个监测指标中的每个监测指标对应有监测指标阈值，基于此，在确定出多个监测指标之后，可以将多个监测指标与对应的监测指标阈值进行比较，响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常检测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态，可以对高温塔式设备出现异常的原因进行排查。
在该实施例中，多个监测指标对应的监测指标阈值可以预先设置，基于此，在确定出多个监测指标之后，可以获取多个监测指标对应的监测指标阈值，进而将多个监测指标与其对应的监测指标阈值进行比较，如果存在某个监测指标大于监测指标阈值，则确定该监测指标异常，进而确定高温塔式设备处于异常工作状态。
可选地，在确定出高温塔式设备处于异常工作状态之后，还可以生成报警信息，以提醒现场设备管理与运行维护人员对高温塔式设备进行维护，以实现对高温塔式设备结构进行长期高效健康监测。
本申请上述步骤S101至步骤S103，通过高温塔式设备表面不同部位部署的加速度传感器采集高温塔式设备表面不同部位的振动信息，由于振动的加剧是高温塔式设备即将发生故障的征兆，基于此，可以根据不同部位的振动信息确定高温塔式设备的多个监测指标，当任一监测指标大于监测指标阈值，则可以将该监测指标确定为异常监测指标，进而确定高温塔式设备处于异常工作状态，根据多个监测指标以及监测指标阈值，可以快速的确定出高温塔式设备是否出现故障，从而提升高温塔式设备的运行可靠性，实现有效对高温塔式设备进行检测的技术效果，进而解决无法有效对高温塔式设备进行检测的技术问题。
下面对该实施例上述方法进行进一步举例介绍。
作为一种可选的实施方式，步骤S102，基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，包括：对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标；对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标；对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
在该实施例中，不同部位的振动信息用于指示高温塔式设备在工作过程中不同部位的振动频率。在获取到不同部位的振动信息之后，如果振动信息是以电信号的形式表示，则可以将振动信息由电信号转换为数字信号，之后，对数字信号表示的振动信息分别进行时域分析、频域分析以及非线性动力学分析。
举例而言，对不同部位的振动信息进行时域分析，可以获取高温塔式设备的时域监测指标，其中，该时域监测指标可以包括均方根值、方根幅值、最大幅值、标准差、峰值、裕度、波形、脉冲等。对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析可以获取到振动信号的时间变化特征，以用于判断高温塔式设备的运行状态和故障特征。
再举例而言，对不同部位的振动信息进行频域分析，可以获取高温塔式设备的频域监测指标，其中，该频域检测指标可以包括重心频率。对高温塔式设备不同部位的振动信息进行频域分析，可以获取到振动信号的频率成分和能量分布情况，以用于判断设备的动态特性和故障频率。
再举例而言，对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，可以获取高温塔式设备的非线性动力学监测指标，其中，该非线性动力学监测指标可以包括模糊熵和散步熵。对高温塔式设备的振动信息进行非线性动力学参数分析，可以获取到振动信号的非线性特征，以用于判断设备的非线性动态特性和故障状态。
作为一种可选的实施方式，对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标，包括以下至少之一：对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，得到至少一种时域监测指标中的均方根值；对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到至少一种时域监测指标中的方根均值；对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到至少一种时域监测指标中的平均幅值；确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为至少一种时域监测指标中的最大幅值。
在该实施例中，高温塔式设备的时域监测指标可以包括均方根值、方根幅值、最大幅值、标准差、峰值、裕度、波形、脉冲等，基于此，在对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析时，可以对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，以得到至少一种时域监测指标中的均方根值。
举例而言，可以通过下述公式对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，以得到不同部位对应的均方根值。
其中，xrms可以用于表示均方根植，x(t)可以用于表示振动信息，t可以用于表示时间，N可以用于表示x(t)的数据长度。
可选地，在对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析时，可以对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到至少一种时域监测指标中的方根均值。
举例而言，可以通过下述公式对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到不同部位对应的方根均值。
其中，xr可以用于表示方根均值，x(t)可以用于表示振动信息，t可以用于表示时间，N可以用于表示x(t)的数据长度。
可选地，在对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析时，对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到至少一种时域监测指标中的平均幅值。
举例而言，可以通过下述公式对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到不同部位对应的平均幅值。
其中，可以用于表示平均幅值，x(t)可以用于表示振动信息，t可以用于表示时间，N可以用于表示x(t)的数据长度。
可选地，在对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析时，可以确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为至少一种时域监测指标中的最大幅值。
举例而言，可以通过下述公式来确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为相应部位的最大幅值。
xp＝max|x(t)|
其中，xp可以用于表示最大幅值，x(t)可以用于表示振动信息，t可以用于表示时间。
可选地，在根据不同部位的振动信息确定出不同部位对应的最大幅值，以及不同部位对应的均方根值之后，还可以基于不同部位对应的最大幅值和均方根植，来确定不同部位对应的峰值。
举例而言，可以通过公式对不同部位对应的最大幅值和均方根植进行计算，来确定不同部位对应的峰值。
其中，C可以用于表示峰值，xp可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的最大幅值，xrms可以表示基于振动信息x(t)确定出的均方根值。
可选地，在根据不同部位的振动信息确定出不同部位对应的最大幅值，以及方根均值之后，可以根据高温塔式设备不同部位对应的最大幅值以及方根幅值，确定不同部位的裕度。
举例而言，可以通过下述公式对高温塔式设备不同部位对应的最大幅值以及方根幅值进行计算，来确定不同部位的裕度。
其中，L可以用于表示裕度，xp可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的最大幅值，xr可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的方根均幅值。
可选地，在根据不同部位的振动信息确定出不同部位对应的均方根值，以及平均幅值之后，可以根据不同部位对应的均方根值以及平均幅值，确定不同部位的波形。
举例而言，可以通过下述公式对不同部位对应的均方根值以及平均幅值，以确定不同部位的波形。
其中，W可以用于表示波形，xrms可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的均方根值，可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的平均幅值。
可选地，在根据不同部位的振动信息确定出不同部位对应的最大幅值以及平均幅值之后，可以基于不同部位对应的最大幅值和平均幅值，确定不同部位的脉冲。
举例而言，可以通过下述公式对不同部位对应的最大幅值以及平均幅值进行计算，确定不同部位对应的脉冲。
其中，I可以用于表示脉冲，xp可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的最大幅值，可以用于表示基于振动信息x(t)确定出的平均幅值。
在该实施例中，可以对高温塔式设备不同部位的振动信息进行时域分析，以得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标，以获取到高温塔式设备不同部位的振动信号的时间变化特征，为判断高温塔式设备的运行状态和故障特征提供数据参考。
作为一种可选的实施方式，对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标，包括：对不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，得到至少一频域监测指标中的重心频率。
在该实施例中，高温塔式设备的频域监测指标至少可以包括重心频率。通过对高温塔式设备不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，即可得到至少一种频域监测指标中的重心频率。
举例而言，可以通过下述公式对高温塔式设备不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，即可得到不同部位对应的重心频率。
其中，FC可以用于表示重心频率，P(f)可以用于表示振动信息x(t)的功率谱，f可以用于表示振动信息x(t)的功率谱频率。
在该实施例中，可以对高温塔式设备的不同部位的振动信息进行频域分析，以得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标，获取到振动信号的频率成分和能量分布情况，为判断高温塔式设备的动态特性和故障频率提供数据参考。
作为一种可选的实施方式，对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标，包括：利用模糊函数对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵；基于散布模式对不同部位的振动信息进行散布熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
在该实施例中，高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标可以包括模糊熵和散步熵。可以利用模糊函数对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵。
举例而言，可以通过公式确定对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到模糊熵。
其中，FE(m，n，r，N)可以用于表示模糊熵，x(t)可以用于表示数据长度为N的振动信息，m可以用于表示嵌入维度，/>可以用于表示用模糊函数/>定义的矢量/>与/>的相似度，n、r分别可以用于表示模糊函数/>边界的梯度和宽度，/>可以用于表示矢量/>与/>对应元素差值的最大值，x0(i)可以用于表示监测信号x(t)的均值，/>可以用于表示构建的m维矢量。
可选地，可以散布模式对不同部位的振动信息进行散步熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
举例而言，可以通过下述公式对高温塔式设备不同部位的振动信息进行散步熵计算，以得到散布熵。
其中，DE(x，m，c，d)可以用于表示散布熵，为散布模式，由于/>由c位数字组成，每个数字有m种取值，因此，对应散布模式共有cm个；/>为嵌入向量，/>表示每种散布模式/>的概率，是/>映射到/>的个数，即/>等于/>映射到/>的个数除以/>中元素的个数；R为取整函数，c为类别个数，yi为正态分布函数，μ和σ2分别表示期望和方差，m和d分别为嵌入维度和时延。在计算散布熵之间应将监测时间序列x＝{xj,j＝1,2,…,N}映射到y＝{yj,j＝1,2,…,N}，N为数据长度。
在该实施例中，可以对高温塔式设备的振动信息进行非线性动力学参数分析，获取到振动信号的非线性特征，为判断高温塔式设备的非线性动态特性和故障状态提供数据参考。
需要说明的是，在对高温塔式设备的振动信息进行时域分析，得到至少一时域监测指标，对高温塔式设备的振动信息进行频域分析，得到至少一频域监测指标，以及对高温塔式设备的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到至少一非线性动力学监测指标之后，可以分别获取每个监测指标对应的监测指标阈值，进而将每个监测指标与其对应的监测指标阈值进行比较，如果响应于监测指标大于其对应的监测指标阈值，则确定高温塔式设备处于异常工作状态。
举例而言，以时域监测指标中的高温塔式设备的某个部位的均方根值为例进行说明，可以将该均方根值与其对应的均方根值指标阈值进行比较，如果该均方根值大于其对应的均方根值指标阈值，则说明该均方根值为异常监测指标，且该均方根值对应的部位出现故障。按照该方法，可以对每个部位对应的每个监测指标进行判断，进而根据判断结果确定相应部位的运行状态是否正常。
作为一种可选的实施方式，高温塔式设备的检测方法还包括：响应于高温塔式设备出现故障，生成预警信息，其中，预警信息中至少包括高温塔式设备的异常监测指标。
在该实施例中，当高温塔式设备的监测指标中存在异常监测指标时，可以确定高温塔式设备出现故障，在这种情况下，可以生成预警信息，以提醒现场设备管理与运行维护人员对高温塔式设备进行维护，其中，该预警信息中至少包括高温塔式设备的异常监测指标。
作为一种可选的实施方式，高温塔式设备的检测方法还包括：响应于多个监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，确定高温塔式设备处于正常工作状态。
在该实施例中，当确定出高温塔式设备的所有监测指标，并将各个监测指标与对应的监测指标阈值进行比较之后，确定高温塔式设备的监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，在这种情况下，可以确定高温塔式设备未出现异常，也即确定高温塔式设备处于正常工作状态。
下面结合优选的实施方式对本申请实施例的技术方案进行举例说明。
延迟焦化装置是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要加工装置。随着原油加工能力的提升，大部分炼化企业焦炭塔始终处于满负荷运行状态。为提高处理量，焦炭塔的生产周期逐渐缩短，且生焦时间仍在继续压缩，低等级原油、满负荷生产将给高温塔式设备的使用寿命带来极大危害，严重时会导致设备损毁，甚至造成人员伤亡等重大安全事故。
相关技术中，通常使用无损检测方法对高温塔式设备进行检测，以确定其是否处于正常运行状态。例如，磁粉检测、超声波检测、X射线检测、温度检测、应力检测等均可用于设备结构健康诊断与损伤的检测和定位，但这些检测方法也均有其独特的应用领域和局限性。例如，磁粉检测受磁粉粒度的限制，只能检测具有一定开口宽度的表面裂纹，且需要磁化，对检测仪器要求高；超声波检测需对设备结构进行扫查，检测效率低，且在检测闭合裂纹时可靠性不高，对表面处理要求高；X射线检测对象通常是体积型的损伤，仪器复杂、检测速变慢，不适合工业现场大规模检测；温度检测方法对早期微弱故障反应灵敏度低；应力检测方法检测周期长，对构件表面光洁程度要求高，大多采用接触式测量方法，操作过程复杂。因此，存在无法有效对高温塔式设备进行有效监测的技术问题。
然而，本申请实施例提出一种高温塔式设备的检测方法，由于振动的加剧往往是高温塔式设备即将发生故障的征兆，基于此，通过部署在高温塔式设备表面的加速度传感器获取高温塔式设备的振动信息，进而通过加速度预处理系统对振动信息进行时域、频域以及非线性动力学分析，以得到高温塔式设备的多个监测指标。得到高温塔式设备的多个监测指标之后，通过健康监测与损伤诊断系统对高温塔式设备的多个监测指标进行分析，以确定是否有超出正常范围的监测指标，如果有监测指标超出正常范围，则确定高温塔式设备出现异常，可以实现高温塔式设备的实时定量监测，具有对高温塔式设备故障反应及时，监测准确的优点，可以解决相关技术中无法有效对高温塔式设备进行监测的技术问题。
接下来对高温塔式设备的检测系统进行进一步介绍。
图2是根据本申请实施例的一种高温塔式设备的监测系统的示意图，如图2所示，高温塔式设备的监测系统包括加速度传感器单元10、高温塔式设备20、加速度传感器预处理单元30、健康监测与损伤识别单元40和安全评估单元50。
加速度传感器单元10分层部署在高温塔式设备20上，以采集高温塔式设备的振动信息。图3是根据本申请实施例的一种加速度传感器单元在高温塔式设备上的部署示意图，如图3所示，可以在高温塔式设备20上进行分层，并安装加速度传感器单元10，加速度传感器单元10用于监测其安装位置处的振动信息，通过高温塔式设备20上不同部位部署的加速度传感器单元10，可以监测到不同部位的振动信息，其中，该加速度传感器单元10可以为单个的加速度传感器单元或者加速度传感器单元阵列，此处不做具体限制。高温塔式设备20上的加速度传感器单元10的布控数量可以根据实际需要进行增加或减少，此处不做具体限制。
图4是根据本申请实施例的一种加速度传感器单元在高温塔式设备上的安装示意图。如图4所示，加速度传感器单元10，包括加速度传感器101、磁座102、转接柱103，其中，加速度传感器101与磁座102通过转接柱103连接，通过磁座102直接吸附与高温塔式设备20的外表面。按照该方法可以将多个加速度传感器单元吸附至高温塔式设备的外表面。
当加速度传感器单元采集到高温塔式设备表面的振动信息之后，可以将振动信息通过线缆传输至加速度传感器预处理单元，加速度传感器预处理单元中的数据转换模块可以将以电信号表示的振动信息转换为数字信号。之后，通过加速度传感器预处理单元中的数据采集模块进行记录，最后，计算多个监测指标，以得到高温塔式设备在各个运行阶段的监测指标的特征值。如果任一指标的特征值超过正常范围，则确定该特征值对应的监测指标出现异常，加速度传感器预处理单元进行报警，并触发数据采集模块将异常信息进行采集和保存，以有效实现高温塔式设备突发性故障的预警，提高高温塔式设备的运行可靠性。
接下来对加速度传感器预处理单元采用时域分析方法、频域分析方法和非线性动力学参数分析方法对高温塔式设备的振动信息进行分析的方法进行进一步介绍。
时域指标至少包括：均方根值、方根幅值、平均幅值、最大幅值、标准差、峰值、裕度、波形、脉冲。
频域指标至少包括：重心频率。
非线性动力学参数指标至少包括：模糊上和散布熵。
其中，时域指标、频域指标和非线性动力学参数指标的计算方法可以参考前述介绍的方法，此处不再赘述。
健康监测与损伤识别单元40安装在监控室内，并通过网线直接与加速度传感器预处理单元30连接。健康监测与损伤识别单元40用于进行数据分析和处理，可判断高温塔式设备的工作状态，定位故障部位、故障原因以及故障劣化的模式。
图5是根据本申请实施例的一种健康监测与损伤识别单元提供的关键信息的示意图。如图5所示，健康监测与损伤识别单元在对数据进行分析和处理后，可提供的关键信息可以包括：设备运行趋势、时域波形、频谱、多时域、多频谱、多趋势、长波形、瀑布图、转速波形、倒频谱、包络解调谱等。
图6是根据本申请实施例的一种健康监测与损伤识别单元的示意图。如图6所示，该健康监测与损伤识别单元可以用于综合分析、统计报表、系统配置、系统自诊断。其中，综合分析可以包括诊断分析、报警处理、设备状态、待处理故障案例、报警列表等功能，统计报表可以包括故障案例统计、诊断报告、停机报告、体检报告、指示文档库、运行时长统计等功能，系统配置可以包括用户管理、角色管理、报警超时报警、分析工具包、应用(Application，简称为APP)下载,系统自诊断可以包括系统实时状态、电池实时状态、系统状态统计、电池更新记录、系统日志等功能。
在该实施例中，根据健康监测与损伤识别单元的综合分析，可满足现场设备管理与运行维护人员的设备监测和故障分析需求，通过健康监测与损伤识别单元可查看高温塔式设备健康状态、设备报警、故障等整体情况，并根据高温塔式设备报警、故障等数据及数据分析对高温塔式设备进行维护。
根据本申请实施例，还提供了一种高温塔式设备的检测系统。图7是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测系统的示意图。如图7所示，该高温塔式设备的检测系统700包括：高温塔式设备701、加速度传感器702、加速度传感器预处理模块703和状态监测模块704。
加速度传感器702，部署于高温塔式设备701的表面，用于采集高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率；
加速度传感器预处理模块703，与加速度传感器702连接，用于基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态；
状态监测模块704，与加速度传感器预处理模块703连接，用于在响应到多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标时，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
根据本申请实施例，还提供了一种高温塔式设备的检测装置。需要说明的是，该高温塔式设备的检测装置可以用于执行前述介绍的高温塔式设备的检测方法。
图8是根据本发明实施例的一种高温塔式设备的检测装置的示意图。如图8所示，该高温塔式设备的检测装置800可以包括：获取单元801、第一确定单元802和第二确定单元803。
获取单元801，用于获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，振动信息用于指示不同部位的振动频率，振动信息由部署在高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到。
第一确定单元802，用于基于不同部位的振动信息，确定高温塔式设备的多个监测指标，其中，多个监测指标用于表征高温塔式设备的运行状态。
第二确定单元803，用于响应于多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定高温塔式设备处于异常工作状态。
可选地，第一确定单元802包括：第一分子模块，用于对不同部位的振动信息进行时域分析，得到高温塔式设备的至少一种时域监测指标；第二分析模块，用于对不同部位的振动信息进行频域分析，得到高温塔式设备的至少一种频域监测指标；第三分析模块，用于对不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
可选地，第一分析模块包括：第一计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，得到至少一种时域监测指标中的均方根值；第二计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到至少一种时域监测指标中的方根均值；第三计算子模块，用于对不同部位的振动信息以及不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到至少一种时域监测指标中的平均幅值；第一确定子模块，用于确定不同部位的振动信息的最大值，且将最大值确定为至少一种时域监测指标中的最大幅值。
可选地，第二分析模块包括：第四计算子模块，用于对不同部位的振动信息的功率谱和不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，得到至少一频域监测指标中的重心频率。
可选地，第三分析模块包括：第五计算子模块，用于利用模糊函数对不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵；第六计算子模块，用于基于散布模式对不同部位的振动信息进行散布熵计算，得到至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
可选地，高温塔式设备的检测装置还包括：生成单元，用于响应于高温塔式设备出现故障，生成预警信息，其中，预警信息中至少包括高温塔式设备的异常监测指标。
可选地，高温塔式设备的检测装置还包括：第三确定单元，用于响应于多个监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，确定高温塔式设备处于正常工作状态。
在该实施例中，通过高温塔式设备表面不同部位部署的加速度传感器采集高温塔式设备表面不同部位的振动信息，由于振动的加剧是高温塔式设备即将发生故障的征兆，基于此，可以根据不同部位的振动信息确定高温塔式设备的多个监测指标，当任一监测指标大于监测指标阈值，则可以将该监测指标确定为异常监测指标，进而确定高温塔式设备处于异常工作状态，根据多个监测指标以及监测指标阈值，可以快速的确定出高温塔式设备是否出现故障，从而提高高温塔式设备的运行可靠性，实现有效对高温塔式设备进行检测的技术效果，进而解决无法有效对高温塔式设备进行检测的技术问题。
根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行高温塔式设备的检测方法。
根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行高温塔式设备的检测方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高温塔式设备的检测方法，其特征在于，包括：
获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，所述振动信息用于指示所述不同部位的振动频率，所述振动信息由部署在所述高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；
基于所述不同部位的振动信息，确定所述高温塔式设备的多个监测指标，其中，所述多个监测指标用于表征所述高温塔式设备的运行状态；
响应于所述多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定所述高温塔式设备处于异常工作状态。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，基于所述不同部位的振动信息，确定所述高温塔式设备的多个监测指标，包括：
对所述不同部位的振动信息进行时域分析，得到所述高温塔式设备的至少一种时域监测指标；
对所述不同部位的振动信息进行频域分析，得到所述高温塔式设备的至少一种频域监测指标；
对所述不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到所述高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，对所述不同部位的振动信息进行时域分析，得到所述高温塔式设备的至少一种时域监测指标，包括以下至少之一：
对所述不同部位的振动信息以及所述不同部位的振动信息的数据长度进行均方根值计算，得到所述至少一种时域监测指标中的均方根值；
对所述不同部位的振动信息以及所述不同部位的振动信息的数据长度进行方根均值计算，得到所述至少一种时域监测指标中的方根均值；
对所述不同部位的振动信息以及所述不同部位的振动信息的数据长度进行平均值计算，得到所述至少一种时域监测指标中的平均幅值；
确定所述不同部位的振动信息的最大值，且将所述最大值确定为所述至少一种时域监测指标中的最大幅值。
4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，对所述不同部位的振动信息进行频域分析，得到所述高温塔式设备的至少一种频域监测指标，包括：
对所述不同部位的振动信息的功率谱和所述不同部位的振动信息的功率谱频率进行积分运算，得到所述至少一频域监测指标中的重心频率。
5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，对所述不同部位的振动信息进行非线性动力学参数分析，得到所述高温塔式设备的至少一种非线性动力学监测指标，包括：
利用模糊函数对所述不同部位的振动信息进行模糊熵计算，得到所述至少一种非线性动力学监测指标中的模糊熵；
基于散布模式对所述不同部位的振动信息进行散布熵计算，得到所述至少一种非线性动力学监测指标中的散布熵。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述高温塔式设备出现故障，生成预警信息，其中，所述预警信息中至少包括所述高温塔式设备的所述异常监测指标。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述多个监测指标中未存在大于监测指标阈值的监测指标，确定所述高温塔式设备处于正常工作状态。
8.一种高温塔式设备的检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，所述振动信息用于指示所述不同部位的振动频率，所述振动信息由部署在所述高温塔式设备表面的加速度传感器采集得到；
第一确定单元，用于基于所述不同部位的振动信息，确定所述高温塔式设备的多个监测指标，其中，所述多个监测指标用于表征所述高温塔式设备的运行状态；
第二确定单元，用于响应于所述多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标，确定所述高温塔式设备处于异常工作状态。
9.一种高温塔式设备的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：加速度传感器、加速度传感器预处理模块、状态监测模块和高温塔式设备；
所述加速度传感器，部署于所述高温塔式设备的表面，用于采集所述高温塔式设备的不同部位的振动信息，其中，所述振动信息用于指示所述不同部位的振动频率；
所述加速度传感器预处理模块，与所述加速度传感器连接，用于基于所述不同部位的振动信息，确定所述高温塔式设备的多个监测指标，其中，所述多个监测指标用于表征所述高温塔式设备的运行状态；
所述状态监测模块，与所述加速度传感器预处理模块连接，用于在响应到所述多个监测指标中存在大于监测指标阈值的异常监测指标时，确定所述高温塔式设备处于异常工作状态。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的高温塔式设备的检测方法。
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