一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统

技术领域

本发明涉及火力发电站给水泵管理技术领域，特别是涉及一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统。

背景技术

设备可靠性是火力发电机组安全生产的重要保障。因此，在设备的全寿命周期中，通过对设备的管理优化来实现机组可靠性和经济性的优化平衡，对电厂的生产经营具有重要意义。

大型发电机组(300MW以上机组)一般采用一台电动给水泵，两台汽动给水泵的配置，电动给水泵作为启停机、事故备用，电动给水泵的调节主要依靠液力耦合器勺管调节，配合锅炉上水调节阀。汽动给水泵冲转并暖机至3000转/min后，转入"遥控"运行方式，由转速调节控制给水量。其驱动小汽轮机的汽源为辅汽和四抽、冷端再热蒸汽三路汽源，排汽入凝汽器。

可见，给水泵在发电机组中具有重要的地位，其运行可靠性与发电机组的运行可靠性息息相关，而在设备运行中不可避免的会出现故障，现有的技术人员关注的一般都是设备是否发生故障，而不会关注设备的“健康”状态，即设备处在正常运行状态，但是却可能在短期内发生故障，如果提前将可能出现的隐患排除，一方面减少了后续的维护难度，实现提前维护，另一方面也能够避免设备出现在故障状态下运行的状态，减少对设备的损坏，降低了设备的维护成本，降低了设备的运行成本，实现类似于人体的保健功能。

因此，如何实现对设备的“健康保健”是本领域人员的一个工作方向。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统，从设备安全性指标、经济性指标、设备寿命指标三个维度对给水泵设备的状态进行综合性评估，克服了以往单一评价体系的弊端，更为科学、合理地指导设备全寿命周期的运维工作。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法，包括:

步骤1，根据接收到的评价指令获取给水泵在预定时间段内SIS系统的在线数据、预警系统的预警数据、点检系统的离线数据；

步骤2，将所述在线数据、预警数据、离线数据进行融合处理并进行设备特征提取获得设备特征参数；

步骤3，根据已有标准及专家库建立评价模型；

步骤4，采用所述评价模型结合所述设备特征参数从经济、安全以及寿命对所述给水泵的状态进行评价，并输出给水泵评价结果；

步骤5，根据所述给水泵评价结果并结合给水泵系统输出选择设备运行的组合方式、设备运行方式以及对于有潜在故障特征的零部件结合寿命分析结果制定维修策略。

其中，所述步骤2还包括：

对所述在线数据进行去噪处理后进行特征提取获得监测值、变化率、相关性，统计所述预警数据的预警频次，提取所述离线数据的巡检信息、工况信息。

其中，所述步骤4包括：

采用所述评价模型对所述给水泵的设备经济性能劣化指数、安全性能指数、设备寿命指数进行加权计算获得设备综合性能指数作为所述水泵评价结果输出。

其中，所述步骤4还包括：

根据所述给水泵的设备历史运行数据及专家经验信息，建立经济指标参数标杆库，计算出性能劣化的相对值；

对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数并添加到所述水泵评价结果后输出。

其中，所述评价结果为多等级评价结果或指数评价结果。

除此之外，本发明实施例还提供了一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统，包括：

数值获取模块，用于根据接收到的评价指令获取给水泵在预定时间段内SIS系统的在线数据、预警系统的预警数据、点检系统的离线数据；

状态监测模块，与所述数值获取模块连接，用于将所述在线数据、预警数据、离线数据进行融合处理并进行设备特征提取获得设备特征参数；

评价构建及执行模块，与所述状态监测模块连接，用于根据已有标准及专家库建立评价模型，并采用所述评价模型结合所述设备特征参数从经济、安全以及寿命对所述给水泵的状态进行评价，并输出给水泵评价结果；

运维策略输出模块，与所述评价构建及执行模块连接，用于根据所述给水泵评价结果并结合给水泵系统输出选择设备运行的组合方式、设备运行方式以及对于有潜在故障特征的零部件结合寿命分析结果制定维修策略。

其中，所述评价构建及执行模块包括：

经济性分析单元，用于根据所述给水泵的设备历史运行数据及专家经验信息，建立经济指标参数标杆库，计算出性能劣化的相对值，对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数；

设备安全性分析单元，用于根据所述给水泵的历史典型故障类型，根据所述设备特征参数对安全的影响程度加权计算设备安全性能指数；

设备寿命分析单元，用于以历史检修数据与厂家推荐的备品备件更换周期以设备台帐为基础建立估算并输出设备寿命指数；

设备状态综合评估单元，与所述经济性分析单元、所述设备安全性分析单元、所述设备寿命分析单元连接，用于根据所述经济性能劣化指数、所述设备安全性能指数、所述设备寿命指数按照预设规则对所述给水泵的状态进行综合，并输出所述给水泵评价结果。

其中，还包括与所述评价构建及执行模块连接的设备可靠性分析模块，用于根据故障树分析法将所述给水泵发生故障形成的原因逐级演绎推理，确定故障模式基本类型，找到故障根本原因，提取故障特征参数，建立设备状态监测指标体系，所述评价构建及执行模块通过所述设备状态监测指标体系对所述给水泵的状态进行评价。

其中，还包括与所述状态监测模块连接的数据清洗模块，用于将所述在线数据实时数据剔除死值、所述离线数据剔除重复、无效的数据实现数据清洗后在由所述状态监测模块进行设备特征提取获得设备特征参数。

其中，还包括有所述评价构建及执行模块连接的权重指数输入模块，用于根据输入的所述经济性能劣化指数、所述设备安全性能指数、所述设备寿命指数的权重指数对所述给水泵的状态进行综合，并输出所述给水泵评价结果。

本发明实施例所提供的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统，与现有技术相比，具有以下优点：

所述基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统，通过从设备安全性指标、经济性指标、设备寿命指标三个维度对给水泵设备的状态进行综合性评估，克服了以往单一评价体系的弊端，更为科学、合理地指导设备全寿命周期的运维工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法的一个实施例的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～图2，图1为本发明实施例提供的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法的一个实施例的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统的一个实施例的结构示意图。

在一种具体实施方式中，所述基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法，包括:

步骤1，根据接收到的评价指令获取给水泵在预定时间段内SIS系统的在线数据、预警系统的预警数据、点检系统的离线数据；

步骤2，将所述在线数据、预警数据、离线数据进行融合处理并进行设备特征提取获得设备特征参数；

步骤3，根据已有标准及专家库建立评价模型；

步骤4，采用所述评价模型结合所述设备特征参数从经济、安全以及寿命对所述给水泵的状态进行评价，并输出给水泵评价结果；

步骤5，根据所述给水泵评价结果并结合给水泵系统输出选择设备运行的组合方式、设备运行方式以及对于有潜在故障特征的零部件结合寿命分析结果制定维修策略。

通过从设备安全性指标、经济性指标、设备寿命指标三个维度对给水泵设备的状态进行综合性评估，克服了以往单一评价体系的弊端，更为科学、合理地指导设备全寿命周期的运维工作。

由于在进行数据处理过程中，可能会出现由于系统错误、传感器故障等造成的数据错误，如果在处理过程中将其作为实际运行参数，必然会大大降低可信度，最后获得的给水泵评价结果的价值也较低，因此，必须要解决这一问题，在本发明的一个实施例中，所述步骤2还包括：

对所述在线数据进行去噪处理后进行特征提取获得监测值、变化率、相关性，统计所述预警数据的预警频次，提取所述离线数据的巡检信息、工况信息。

需要指出的是，本发明对于如何对在线数据进行去噪处理后进行特征提取获得监测值、变化率、相关性不做限定，可以采用现有的一些处理方式，也可以采取自定义规则的方式进行处理，或者采用其它的方式，而统计所述预警数据的预警频次，可以只统计故障预警时的频率，也可以是设备即将发生故障时的预警等，当然对于提取所述离线数据的巡检信息、工况信息，也可以进行适应性提取，本发明对此不作限定。

本发明中对于给水泵从经济、安全以及寿命进行评价，并输出给水泵评价结果，但是侧重点可以有不同，如以安全为主，经济、寿命为辅，或者以经济为主，兼顾安全和寿命等。

虽然三者都需要考虑，但是如果没有一个完整规则，可能会得出不同的结论，虽然比仅仅只考虑其中一项来说更具科学性，但是由于在不同的应用场景来说考虑的属性也有不同。如在遇到抗洪抢险一类事件时，在安全为前提下，寿命与经济所占的份额就少一些，因为需要以抢救人民生命财产为前提，而如果是发电机组在正常运行下，就需要以经济性和安全性为主，如果设备维护落后或者一些备件采购比较困难等，就需要以寿命为主，安全与经济次之，保证机组运行即可，而如何实现这些需求是非常重要的。

在本发明的一个实施例中，为了解决上述的问题，所述步骤4包括：

采用所述评价模型对所述给水泵的设备经济性能劣化指数、安全性能指数、设备寿命指数进行加权计算获得设备综合性能指数作为所述水泵评价结果输出。

通过评价获得经济性能劣化指数、安全性能指数、设备寿命指数，工作人员可以根据不同指数进行不同的操作，如安全性指数较差，就需要以安全为主，增加其权重，相应的其它指数可以预先设定一些规则，在某项指数达到一定程度时采用何种权重等，本发明对此不作限定。

需要指出的是，上述的各个指数的权重可以是预定按照规则制定的，也可以是工作人员面临一些特定的情景按照一定的规则进行临时输入的，本发明对此不作限定。

为了进一步提高维护效率，提高进行设备维护的效能，所述步骤4还包括：

根据所述给水泵的设备历史运行数据及专家经验信息，建立经济指标参数标杆库，计算出性能劣化的相对值；给水泵效率的变化可以通过转速变化来间接体现，从而获得相应的性能变化指数。

对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数并添加到所述水泵评价结果后输出。

通过对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数并添加到所述水泵评价结果后输出，工作人员即可快速获知设备发生故障后进行维护的价值，如果按照常规方式，一个部件发生故障，如果都进行维修，那么其使用寿命必然较短，而长期高频率的进行维修，维护效率低下，出现故障的几率变高，维护成本较高，使得整体经济性较差，而通过经济性能劣化指数即可判断一个部件发生故障后是需要小修、大修还是更换，做出最优、最快的决定，提高了维护效率，降低了维护成本。

在一个实施例中，具体如下：

1)通过寻优算法获取在特定工况下(给水泵出口流量、压力为工况参考量)给水泵转速的均值；

2)通过对比计算给水泵在特定工况下的转速值与标杆值之间差值间接计算设备性能劣化程度；

对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数。

本发明中对于评价结果的表达方式不做限定，所述评价结果可以为多等级评价结果，也可以为指数评价结果，或者其它方式的评价结果。

如采用等级评价结果可以表述如下：正常、注意、异常、严重四个等级，评价非常直白，能够使得维护人员通过评价结果快速采取对应的对应措施，如正常可以采用巡检频率不变的方式，注意就需要增加巡检频率，而异常就需要重点观察其运行数据，甚至对器件结构进行分析，而严重说明已经发生故障或者即将发生故障，需要进行停机维护等。

同样的，指数评价结果可以采用指数的方式，如设置百分数，在一定范围内采取对应的措施等，如90～100，说明设备运行正常，此区间设备按照正常巡检即可，70-89，说明设备开始出现一些小的磨损，需要多注意观察，增加巡检频次，40-69，说明开始出现异常，需重点关注，进行一定维护，在低于39时，说明设备损坏严重，需要停机维护等。

除此之外，本发明实施例还提供了一种基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统，包括：

数值获取模块10，用于根据接收到的评价指令获取给水泵在预定时间段内SIS系统的在线数据、预警系统的预警数据、点检系统的离线数据；

状态监测模块20，与所述数值获取模块10连接，用于将所述在线数据、预警数据、离线数据进行融合处理并进行设备特征提取获得设备特征参数；

评价构建及执行模块30，与所述状态监测模块20连接，用于根据已有标准及专家库建立评价模型，并采用所述评价模型结合所述设备特征参数从经济、安全以及寿命对所述给水泵的状态进行评价，并输出给水泵评价结果；

运维策略输出模块40，与所述评价构建及执行模块30连接，用于根据所述给水泵评价结果并结合给水泵系统输出选择设备运行的组合方式、设备运行方式以及对于有潜在故障特征的零部件结合寿命分析结果制定维修策略。

由于所述基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统为上述的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法对应的系统，具有相同的有益效果，本发明对此不作赘述。

本发明中重要的是对于给水泵的状态进行评价，本发明对于其评价方式不做限定，虽然会从经济、安全和寿命上进行分析评价，但是设备的经济性会随着设备的制作成本而改变，如经过多年的技术进步，设备的制造工艺完善，设备成本降低，设备的性能有所提升，而该设备通过升级经济性得到提升，相应的安全性、寿命也有一定的改变，因此，这些都不是固定不变的，而是对着随着时间不断变的，而如何进行精准评价是一个很重要的关注点，在一个实施例中，所述评价构建及执行模块30包括：

经济性分析单元，用于根据所述给水泵的设备历史运行数据及专家经验信息，建立经济指标参数标杆库，计算出性能劣化的相对值，对比设备劣化损失与检修费用计算出经济性能劣化指数；

设备安全性分析单元，用于根据所述给水泵的历史典型故障类型，根据所述设备特征参数对安全的影响程度加权计算设备安全性能指数；

设备寿命分析单元，用于以历史检修数据与厂家推荐的备品备件更换周期以设备台帐为基础建立估算并输出设备寿命指数；

设备状态综合评估单元，与所述经济性分析单元、所述设备安全性分析单元、所述设备寿命分析单元连接，用于根据所述经济性能劣化指数、所述设备安全性能指数、所述设备寿命指数按照预设规则对所述给水泵的状态进行综合，并输出所述给水泵评价结果。

通过各个单元在各自的领域进行精准评价，在评价过程中，工作人员还可以按照需要将一些规则一些评价参数进行一定的调整，使得评价的精准性得到提升，最终输出所述给水泵评价结果价值更高。

本发明中由于需要对设备的经济、安全、寿命等进行评估，而一些设备的故障如何实现自行定位至少是在安全性上具有一定的帮助，在一个实施例中，所述基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统还包括与所述评价构建及执行模块30连接的设备可靠性分析模块，用于根据故障树分析法将所述给水泵发生故障形成的原因逐级演绎推理，确定故障模式基本类型，找到故障根本原因，提取故障特征参数，建立设备状态监测指标体系，所述评价构建及执行模块30通过所述设备状态监测指标体系对所述给水泵的状态进行评价。

通过建立设备状态监测指标体系，所述评价构建及执行模块30通过所述设备状态监测指标体系对所述给水泵的状态进行评价，使得评价效率更高，相对应的能够给出的维护建议以及运维建议的价值更高，提高了维护效率。

由于在数据处理以及评价过程中，不可避免的会出现一些由于系统错误或者传感器错误而导致的错误数据，如果对错误数据进行处理评价，那么会大大降低评价的价值和可靠性，为了解决这一技术问题，在本发明的一个实施例中，所述基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统还包括与所述状态监测模块20连接的数据清洗模块，用于将所述在线数据实时数据剔除死值、所述离线数据剔除重复、无效的数据实现数据清洗后在由所述状态监测模块20进行设备特征提取获得设备特征参数。

需要指出的是，本发明对于如何对在线数据进行去噪处理后进行特征提取获得监测值、变化率、相关性不做限定，可以采用现有的一些处理方式，也可以采取自定义规则的方式进行处理，或者采用其它的方式，而统计所述预警数据的预警频次，可以只统计故障预警时的频率，也可以是设备即将发生故障时的预警等，当然对于提取所述离线数据的巡检信息、工况信息，也可以进行适应性提取，本发明对此不作限定。

由于在评价过程中，由于各种原因如客观原因，如水灾、经济上下行，主观原因如新增加设备，造成本设备的价值发生相对的变化等，都会影响评价效果，因而一个设备即使是单一属性的评价也会随着时间而改变，而对于多重属性来说各自所占的权重也会发生改变，因此如何进行权重的设置，如何进行各个属性的精准评价是非常重要的，在一个实施例中，所述基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维系统还包括有所述评价构建及执行模块30连接的权重指数输入模块，用于根据输入的所述经济性能劣化指数、所述设备安全性能指数、所述设备寿命指数的权重指数对所述给水泵的状态进行综合，并输出所述给水泵评价结果。

通过输入的各个指数的权重，进行综合评价，这样得出评价结果才更有灵魂，才会更加符合维护人员当前的运维操作。如一台多年的给水泵，其经济性指数会不断下降，如果市场上给水泵供应短缺，其经济性会上升，相应的如果发生其他的变化，其它的属性也会发生改变，这样就使得获得的给水泵评价结果有效性更高，从而对应做出的运维策略的价值也越高。

综上所述，本发明实施例提供的所述基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统，通过从设备安全性指标、经济性指标、设备寿命指标三个维度对给水泵设备的状态进行综合性评估，克服了以往单一评价体系的弊端，更为科学、合理地指导设备全寿命周期的运维工作。

以上对本发明所提供的基于实时数据的基于数据融合的给水泵状态评价与运维方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。