什么是PHM？故障预测和健康管理方法有哪些？

2023-04-27 19:27:52 作者：C-C 7656

1 什么是PHM

有学者指出PHM(Prognostics Health Management)即故障预测和健康管理，是利用大量状态监测数据和信息，借助各种故障模型和人工智能算法，监测、诊断、预测和管理设备健康状态的技术，通过预测故障隐患和可靠工作寿命，提高设备安全性，最大限度地降低故障影响; 通过科学评估设备健康状态，自动生成设备维修规划和维修策略，提高设备的维修保障效率，降低维修保障费用。最终目的是实现从“事后维修”和“定期维修”到“视情维修”和“基于状态的维修”的转变，实现设备自主保障。我国工业设备状态监测与故障诊断主要应用于风电、石化、冶金等领域。

phm

2 我国设备监测与故障诊断技术发展历程

经历了从感官经验判断到智能化在线监测的四个主要阶段：

1)现场人员观测设备运行时的感官状态;

2)测量仪器测量设备关键部位获取参数;

3)专用状态监测仪器进行简单分析;

4)多参数多产品的远程监测诊断网络。

3 故障预测和健康管理设备

在工业领域中，设备状态数据是普遍存在并作为衡量设备状态的重要指标，当设备内部发生异常时，随之会出现设备状态数据的变化，各行业工业设备故障的监测方法与诊断基本原理具有相似性，技术路径不存在障碍，典型可监测的产品主要为往复压缩机、机泵、风力发电机、发动机等。

(1)往复压缩机：通过振动监测、缓变量监测的手段，可以实现往复压缩机全方位、多参数监测分析与诊断，保证设备能够在透明的状态下运行，保证设备的稳定运行。可诊断的故障有吸/排气阀损坏;气缸磨损;活塞环/支撑环磨损;活塞杆：填料函磨损、导向环磨损、裂纹;连杆：裂纹、螺栓松动;十字头：磨损、螺栓松动;轴承损坏;十字头磨损、十字头松动;活塞环磨损;活塞杆裂纹、断裂;活塞杆紧固件松动;缸套磨损;气阀漏气、阀片断裂;活塞环泄漏/磨损;活塞杆载荷填料磨损、泄漏。

(2)旋转机械：提供一整套从传感器现场安装到Internet网络化监测系统的解决方案，可与DCS(Distributed Control System,分布式控制系统)、PLC接口，能满足用户监测、诊断、设备运行状态管理和开展状态维修的需求。人机对话诊断专家系统能够识别56种旋转机械故障一次原因，自动诊断专家系统能够识别10余种典型故障

(3)关键机泵：机泵故障产生的信号主要是：常规低频信号和高频冲击振动信号。常规低频信号用速度值(mm/s)表示，可以解决不平衡、不对中、松动、叶轮偏心等故障。高频冲击振动信号用加速度(m/s2)和gIE值表示，可以解决轴承故障，气蚀等故障。对于该信号，博华科技采用专利技术“最优滤波解调”，对“冲击振动信号”进行解析，提取出故障特征信号，方便工程师进行分析。对于非轴承故障，如不平衡、不对中、松动等，可用速度监测提前预警。对于轴承故障，可用加速度和gIE提前预警。

(4)风力发电机：传动链机械故障产生的信号主要是“冲击振动信号”，该信号与风力发电机传动链机械系统故障息息相关，处理得当就可以提前预警，避免非计划停机。博华科技采用特别的冲击能量技术，对“冲击振动信号”进行解析，提取出故障特征信号。针对风力发电机的变速问题，在线监测诊断系统将转速作为自变量处理后消除了变速影响，能够进行任何转速区间的趋势预警。各项参数能够有效地获知机组运行状态，指导用户进行预知维修。从原始的监测数据中提取故障信息，对故障进行提前预警。根据监测到的数据和分析结果，对故障的部位、类型、严重程度、发展趋势等做出有效的判断，协助用户进行故障定位。可以诊断发动机连杆断裂;失火;涡轮增压器轴承磨损;撞缸;轴瓦间隙过大、润滑不良、轴瓦磨损;转子不平衡/不对中;气缸爆燃;火花塞点火异常;活塞环断裂;缸套严重磨损;活塞间隙过大等。

《东华测试-首次覆盖报告：国内力学测试龙头打造PHM平台长期价值重估-210725（33页）.pdf》

《2021年东华测试公司PHM系统业务与科研仪器国产替代趋势分析报告（25页）.pdf》