设备部件监控和替换管理系统技术方案

一种用于为具有多个部件的设备（３００、４００）管理可替换部件的系统具有带处理器（１００）的计算机（４０），每一部件具有有限的使用寿命。该系统包括用于为设备（３００、４００）定义包括多个使用情况的任务概况（２２０）的计算机程序模块，每一使用情况涉及多个部件中的两个或多个，并指定了假定在每一使用情况的执行期间要由所涉及的部件经历的操作条件。还有用于为任务概况（２２０）中涉及的每一部件确定理论使用寿命的计算机程序模块，该理论使用寿命基于指定的操作条件下的部件使用寿命数据；以及用于确定和监控对应于使用情况的设备操作的发生的传感器（３０２、４０２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及用于监控和管理设备的生存期的装置和方法，尤其涉及用于预测预防性维护周期和部件替换需求的装置和方法。机器需要周期性的诊断维护来检测机器零件磨损、预测故障和定位问题。在诸如船舶机器、起重机、自动传动装置、涡轮轴发动机、造纸厂、轧钢厂、飞机发动机、直升机传动装置和高速处理机器等现代机器中，轴承、齿轮和其它设备的故障常常导致损失惨重的生产力损失、严重且昂贵的连带损坏以及潜在的危及生命的情况。设备故障是因为齿轮/轴承部件和承受压力的其它零件随时间的推移经历磨损和损坏，诸如散裂的轴承滚动体、轮齿的凹痕以及轴承座圈损坏。为确保和避免不定期的中断，通常以仅基于使用周期的保守的固定间隔替换关键部件。然而，诸如负荷大小、位移距离、负载时间段以及位移速度等磨损因素可能会严重地影响设备的磨损和损坏。因此，当磨损因素在很长一段时间超出正常时，设备可能已过早地发生故障。另一方面，当磨损因素在很长一段时间内为最小时，仅仅依赖于使用周期来触发部件替换会增加操作成本。这是因为浪费了有用部件的生命，且由于更频繁地维护而增加了成本，且由于更频繁的维护停机而降低了生产力。本领域中需要一种能够更准取地预测预防性维护周期且定义部件替换需求的系统。同样，本领域中需要一种能够更准确地预测预防性维护周期和部件替换需求的方法。专利技术概述在一个实施例中，本专利技术是一种用于管理具有多个部件的设备的替换部件的系统，每一部件具有有限的使用寿命。该系统包括具有至少一个处理器的计算机；用于定义包括对于该设备的多种使用情况的任务概况的计算机程序模块，每一使用情况涉及多个部件中的两个或多个，以及被假定为在执行每一使用情况的期间所涉及的部件所经历的指定的操作条件；以及用于对任务概况中所涉及的每一部件确定理论使用寿命的计算机程序模块，所述理论使用寿命基于被假定为在指定的操作条件下发生的部件磨损/压力/应变参数。该系统还包括传感器，用于确定和监控对应于使用情况的设备操作的发生，并对操作中经历的实际操作条件进行测量；存储器，用于储存多个部件的实际操作条件的测量；以及计算机程序模块，用于在部件经历了一次或多次操作之后对其计算调整的理论使用寿命，这是通过以下步骤来完成的响应于实际操作条件的测量，对每一操作计算一个或多个计算的磨损/压力/应变参数，并对这一部件累积这些计算的参数；以及在确定理论使用寿命时，基于所累积的计算的磨损/压力/应变参数(假定为在指定的操作条件下发生)的比较，确定在一个或多个操作中消耗的调整的理论使用寿命的量。在另一实施例中，本专利技术是一种用于管理具有可替换部件的远程设备的维护的方法。该方法包括在所述远程设备上提供多个传感器，这些传感器传感一个或多个可替换部件的每一个的操作条件；在数据库处接收由所述多个传感器传感的操作条件数据；将所传感的数据的至少一部分与用于该远程设备的一个或多个设计任务概况参数进行比较；以及响应于比较步骤，标识被推荐来替换的一个或多个可替换部件，以及建议的未来替换日期。在另一实施例中，本专利技术是一种储存在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机可读介质可在用于管理具有多个部件的设备的可替换部件的系统中使用，每一部件具有有限的使用寿命。该程序包括如上文对实施本专利技术的系统所描述的软件部件。本专利技术的又一实施例提供了一种自动化的基于web的服务，该服务被设计成使得客户机接口能够在线或离线，且将任一钻探设备耦合到该系统。现场操作员或远离现场的人员，例如公司的总部可利用储存在大量数据中的信息和知识。该概念的一部分是获取现有的设备检测仪表信号并将其重定向到集中式数据库。通过还应用关于设备的共同知识，如理论模型、诊断算法、统计量、工作负荷累积等，服务提供商能够反过来向操作该设备的公司提供增值的数据。该系统可递送来自一台特定机器的最后一小时的统计量，或跨由不同公司操作的设备而应用的高级诊断算法。该系统可有助于查明对改进的性能的潜在区域，以及协助预测和规划按需维护。对于设备条件分析有两种方法。一种是基于高级工程设计和数学建模，它提供了用于将测得的操作数据与理论数据比较的参考。第二种，也是更常用的方法是对于设备的操作和磨损没有已知可靠的模型或理论知识。在这一情况下，对从大量的设备部件中收集的大量数据中的趋势和模式的经验分析可随着时间的推移而提供对设备条件的越来越好的解释。不论使用什么方法，较好的条件模型将能够计算加权的设备使用，即，不仅按照操作的时间或重复，而且还基于影响设备寿命的负荷或其它条件所测得的使用。显然，在具有重负荷的1000个连续工作小时以及完全没有负荷的1000个连续工作小时之间有显著的差异。某些部件在某些操作条件下，例如更高的速度会磨损得更快，而其它对于不同的条件，例如，更高的负荷会磨损得更快。可能对任何机器的每一部件定义“磨损地图”(wear-map)。通过将这一磨损地图与操作数据相结合，可对磨损部件估计剩余使用寿命图。这将形成用于以可靠性为中心的维护(RCM)方法的基础，其中从当前条件和剩余的寿命数据，可动态地估计服务和检查间隔以及零部件要求。这提供了更长的服务以及检查间隔，而在故障机率上有极少或没有增长。也可提高可靠性和安全性。依照本专利技术的再一实施例的一种典型的系统可包括以下元件·检测仪表(包括传感器)о这可以是设备上的现有检测仪表和/或新的检测仪表·现场计算机-位于所监控的设备上或附近且耦合到检测仪表的物理数据采集单元·从多个现场计算机接收数据且具有升级现场计算机中的软件的能力的服务器·通信网络，例如，因特网RCM服务可以处于两种模式(1)本地监控-在现场或在现有的公司网络内；或者(2)性能监控-由服务提供商所操作的一个或一组服务器提供。本地监控模式旨在供原始数据和简单统计量的供应使用。性能监控模式提供了更高级的信息、更深入分析的数据，其中服务提供商累积的知识和机器能力被应用于原始数据。该系统被设计成为服务并为所涉及的设备提供单个配置点。在专用的web服务中，服务管理员可配置服务的所有元素。配置过程涉及-选择要监控的设备-选择用于数据采集的现场计算机类型-选择和配置用于数据记录器的信号和参数-选择和配置用于数据记录器的计算、过滤器和记录频率-选择和配置通信路由器-选择要在中央服务器处应用的累积的知识-定义和设置公司、工厂和用户账号基于输入，中央服务器中的管理数据库可产生-自动设置数据记录器的所有方面的XML配置文件-自动设置本地监控的XML配置文件-自动设置本地监控器内容的XML配置文件-性能监控器中的数据库表的自动配置和设置-服务器中的数据接收器的自动配置-日志流处理程序(logstreamhandler)对于每一类型的设备或部件，可定义经验服务模型。这可被表达为算法；常量；性能极限，包括2D性能极限；以及出错码。为便于结合经验学习，服务提供商定期探查所收集的数据，并将其与已知的事变、事件、检查和替换相关。可使用各种数据挖掘技术。同样为了便于结合经验学习，将授权产品经理探查且能够对具有同一视图和具有同一分析工具的所有客户机收集所有设备。经理能够-查看随时间变化的参数-查看参数与负荷的关系-查看参数与任何其它归类的参数的关系-从以下数据构建统计量о警报о操作о维护о任何其它监控和累积的数据-探查关于事故、事件或事变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理具有多个部件的设备的可替换部件的系统，每一部件具有有限的使用寿命，所述系统包括：　　　　具有至少一个处理器的计算机；　　　　用于定义任务概况的计算机程序模块，所述任务概况包括设备的多个使用情况，每一使用情况涉及所述多个部件中的两个或多个，并指定了假定要在每一所述使用情况的执行期间所涉及的部件要经历的操作条件；　　　　用于对任务概况中所涉及的每一部件确定理论使用寿命的计算机程序模块，所述理论使用寿命基于假定在所指定的操作条件下发生的部件磨损／应力／应变参数；　　　　用于确定和监控对应于使用情况的设备操作的发生，以及对操作中经历的实际操作条件进行测量的传感器；　　　　用于储存所述多个部件的实际操作条件的测量的存储器；以及　　　　用于在部件经历了一个或多个操作之后为部件计算调整的理论使用寿命的计算机程序模块，所述计算是通过以下步骤执行的：　　　　响应于实际操作条件的测量，对每一操作计算一个或多个计算的磨损／应力／应变参数，并对该部件累积这些计算的参数；以及　　　　基于从实际操作条件中累积的、计算的磨损／应力／应变参数与在确定理论使用寿命时假定在指定的操作条件下发生的累积的磨损／应力／应变参数之间的比较，确定一个或多个操作中消耗的调整的理论使用寿命量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WR郎，ML布思，AD沃勒，A霍姆，PR奥克，E弗拉夫乔德，JG杰德博，
申请(专利权)人：海德勒利夫特埃姆克莱德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]