工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“殺手級(jí)”應(yīng)用—預(yù)測性維護(hù)

一、預(yù)測性維護(hù)的必要性

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的興起，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)正與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域加速滲透融合。由于市場競爭對(duì)精細(xì)化成本管控的要求，設(shè)備的重要性越來越凸顯，設(shè)備的維護(hù)對(duì)策也必然從響應(yīng)式維護(hù)，穩(wěn)步升級(jí)到預(yù)防性維護(hù)，并進(jìn)一步升級(jí)到預(yù)測性維護(hù)。

目前設(shè)備的維護(hù)有三種方式：事后維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)。事后維護(hù)是在設(shè)備產(chǎn)生故障后采取措施進(jìn)行維護(hù)，是一種成本較大的維護(hù)方式。預(yù)防性維護(hù)屬于提前維護(hù)，是一種基于時(shí)間、性能等條件對(duì)設(shè)備進(jìn)行有計(jì)劃無目標(biāo)的維護(hù)，更多是依賴于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維護(hù)。預(yù)測性維護(hù)則是對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測及健康評(píng)估，根據(jù)需要進(jìn)行維護(hù)，相比于事后維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)，這種維護(hù)方式具有智能化、降低維護(hù)成本、減少停機(jī)時(shí)間等特點(diǎn)。

二、預(yù)測性維護(hù)方式

預(yù)測性維護(hù)根據(jù)組件可以分為硬件、解決方案和服務(wù)，預(yù)測性維護(hù)服務(wù)主要包含咨詢、維護(hù)、支持和系統(tǒng)集成。根據(jù)監(jiān)測方式可以分為超聲波監(jiān)測、振動(dòng)監(jiān)測、紅外熱成像、電流監(jiān)測、溫度監(jiān)測和油液分析等，其中振動(dòng)監(jiān)測是主要的設(shè)備預(yù)測性維護(hù)方式，能在不拆卸設(shè)備的情況下判斷設(shè)備早期故障并確定故障部位。

通過數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，目前工廠的故障主要由機(jī)械類、控制類、程序類、通訊類等類型組成，其中機(jī)械類故障是占比最多的一種，因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)對(duì)各個(gè)部件產(chǎn)生不同的作用力，隨著時(shí)間的增加，就會(huì)產(chǎn)生各種不同的機(jī)械故障，比如軸承磨損、松動(dòng)、共振動(dòng)機(jī)械類故障。

這些不同的故障會(huì)造成設(shè)備的不同程度的機(jī)械振動(dòng)，因此振動(dòng)監(jiān)測也是機(jī)械類故障最有效的檢測技術(shù)。常見的振動(dòng)監(jiān)測方式有便攜式振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)、在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)、無線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)等，每種監(jiān)測方式具有不同的特點(diǎn)及應(yīng)用場景。虹科在故障監(jiān)測領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，提供了一種智能無線振動(dòng)監(jiān)測方案，可應(yīng)用在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中。

三、虹科無線振動(dòng)監(jiān)測方案

虹科無線振動(dòng)監(jiān)測方案主要包括Accel 310高分辨率無線振動(dòng)系統(tǒng)、全自動(dòng)診斷平臺(tái)以及預(yù)測門戶。在該方案中，用戶可以獲取到資產(chǎn)每小時(shí)振動(dòng)和溫度標(biāo)量數(shù)據(jù)，也可以獲得每天一次的振動(dòng)診斷分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的全天候故障監(jiān)測。在全自動(dòng)診斷平臺(tái)的支持下，結(jié)合豐富的數(shù)據(jù)庫以及先進(jìn)的算法，可以獲得準(zhǔn)確的故障信息，并登錄預(yù)測性門戶查看資產(chǎn)、工廠和企業(yè)的健康評(píng)分，從而獲得優(yōu)先維護(hù)建議。

（1）Accel 310無線振動(dòng)傳感器

■ 振動(dòng)+溫度一體化的壓電型傳感器；

■ 采樣率可達(dá)到26.7KHz，可以檢測到10KHz的FFT；

■ 特有的沖擊解調(diào)功能，可檢測轉(zhuǎn)速低至350rpm的機(jī)器故障；

■ Wirepas mesh網(wǎng)絡(luò)，傳感器打開后會(huì)自動(dòng)搜索到附近的網(wǎng)關(guān)并連接；

■ 3.6V鋰亞硫酰氯電池，在標(biāo)準(zhǔn)使用情況下使用壽命可超過3年。

（2）Accel 310無線振動(dòng)網(wǎng)關(guān)

■ 采用Wirepas mesh網(wǎng)絡(luò)，提供可靠的通信方式；

■ 網(wǎng)關(guān)和云平臺(tái)已做好預(yù)先配置；

■ 可快速配置以太網(wǎng)WIFI蜂窩網(wǎng)絡(luò)將Accel 310系統(tǒng)連接到云平臺(tái)；

■ 根據(jù)應(yīng)用場景需求，可以選擇IP20或者IP66/IP67兩種防護(hù)等級(jí)的型號(hào)。

（3）全自動(dòng)診斷平臺(tái)

■ 可應(yīng)用6000+診斷規(guī)則，1200+故障診斷條件，以及40+工業(yè)機(jī)器識(shí)別各種機(jī)器類型的故障；

■ 可即時(shí)處理振動(dòng)測量值，并為每臺(tái)機(jī)器提供故障診斷、故障嚴(yán)重程、維修建議和維修優(yōu)先級(jí)。

（4）預(yù)測性門戶

■ 可通過電腦或手機(jī)網(wǎng)頁快速登錄，隨時(shí)隨地查看設(shè)備資產(chǎn)健康狀況和工廠績效；

■ 車間經(jīng)理或者企業(yè)決策者都可以收到出現(xiàn)的故障、生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、業(yè)務(wù)指標(biāo)等警報(bào)；

■ 可查看無線振動(dòng)系統(tǒng)硬件的狀態(tài)，確保無線系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、應(yīng)用案例

案例1

某化工企業(yè)需要對(duì)車間內(nèi)的離心泵進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，軸承作為旋轉(zhuǎn)設(shè)備的關(guān)鍵組成部分，是常見的機(jī)械故障產(chǎn)生位置。我們推薦客戶使用虹科無線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)軸承進(jìn)行故障監(jiān)測，從2022年4月開始到4月中旬，無線振動(dòng)系統(tǒng)檢測到軸承嚴(yán)重程度的急劇增加，專家診斷平臺(tái)建議檢查軸承潤滑。用戶檢查并發(fā)現(xiàn)潤滑油已經(jīng)用完，處理完潤滑油泵后，僅僅過了5分鐘，數(shù)據(jù)趨勢顯著下降，并且隨著時(shí)間的推進(jìn)，趨勢保持平緩狀態(tài)，從而避免了軸承因缺少潤滑油而產(chǎn)生更加嚴(yán)重的故障。

案例2

某水處理工廠需要對(duì)水泵的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，水泵的故障通常有軸承磨損、葉片磨損、軸不對(duì)中等。我們向客戶推薦了虹科無線振動(dòng)監(jiān)測方案，通過一段時(shí)間的使用，無線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)檢測到?jīng)_擊趨勢增加，顯示7.1g的水平高于允許限值6.0，通過診斷分析后表明軸承有磨損。專家自動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)建議用戶停機(jī)檢查，用戶拆卸泵時(shí)發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸承軸承保持架損壞，隨后更換軸承，沖擊解調(diào)趨勢降低，2022年6月8日沖擊解調(diào)顯示軸承健康范圍為4g至5g。

五、總結(jié)

作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的重要應(yīng)用，預(yù)測性維護(hù)日益受到市場重視，進(jìn)一步推進(jìn)了制造業(yè)發(fā)展向智能化新模式的轉(zhuǎn)變。通過虹科提供的一套無線振動(dòng)監(jiān)測解決方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)資產(chǎn)的實(shí)時(shí)預(yù)測性維護(hù)，減少了計(jì)劃外的維護(hù)以及安全事故，從而降低了企業(yè)年度維護(hù)支出。同時(shí)，也有效增加了資產(chǎn)壽命，提高了生產(chǎn)運(yùn)營時(shí)間，保障企業(yè)效益。

審核編輯黃宇