中船海裝楊妍妮：基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的風(fēng)電機(jī)組智能健康管理

2017-10-20 12:50:55 能見　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開。在中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）在役風(fēng)電機(jī)組技改提效專場(chǎng)，中國(guó)船舶重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司大數(shù)據(jù)所副所長(zhǎng)楊妍妮就基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的風(fēng)

2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開。在中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）“在役風(fēng)電機(jī)組技改提效”專場(chǎng)，中國(guó)船舶重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司大數(shù)據(jù)所副所長(zhǎng)楊妍妮就基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的風(fēng)電機(jī)組智能健康管理進(jìn)行演講。

以下為演講內(nèi)容：

楊妍妮：大家好，我來自中國(guó)海裝，非常感謝大家還能夠堅(jiān)持到現(xiàn)在，我今天演講的題目是基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的風(fēng)電機(jī)組智能健康管理，我也是基于我們項(xiàng)目來展開的，我們這個(gè)項(xiàng)目是從2014年提出來一直做到現(xiàn)在，具體我從三個(gè)方面，一是行業(yè)需求，第二個(gè)是風(fēng)電機(jī)組的智能健康管理的關(guān)鍵技術(shù)，第三個(gè)是應(yīng)用前景這三個(gè)方面來展開今天的演講。

第一個(gè)我們想說的是工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)發(fā)展實(shí)際上現(xiàn)在我們認(rèn)為已經(jīng)經(jīng)過檢驗(yàn)的發(fā)展已經(jīng)趨于穩(wěn)定了，我們從最早信息化到現(xiàn)在我們?cè)谔崛斯ぶ悄?，我們解決了流程的數(shù)據(jù)化和互聯(lián)，解決了設(shè)備的數(shù)據(jù)化以及設(shè)備與設(shè)備之間的對(duì)話，而且在處理這些流程和設(shè)備數(shù)據(jù)需求下又提出了云計(jì)算這樣的概念，所以說實(shí)際上我們認(rèn)為到大數(shù)據(jù)這個(gè)概念的時(shí)候更多的是要強(qiáng)調(diào)我們對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘和利用，那么我們也知道IBM這樣一個(gè)IT上面比較一流的公司，他們今年再次強(qiáng)調(diào)了行業(yè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)這個(gè)價(jià)值挖掘的一個(gè)重要性，所以說基于我們對(duì)這個(gè)行業(yè)現(xiàn)狀這樣的判斷呢，我們認(rèn)為未來的重點(diǎn)應(yīng)該是，風(fēng)電的重點(diǎn)是聚焦我們風(fēng)電主行道，我們簡(jiǎn)單把大數(shù)據(jù)價(jià)值概括為以下三個(gè)階段，一個(gè)是描述性分析階段，這個(gè)階段主要特征就是說我IT可視化技術(shù)為主，而且在這個(gè)過程當(dāng)中呢，可能產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的IT企業(yè)，而且我們這個(gè)階段的話，我們典型能夠看到一些大數(shù)據(jù)的產(chǎn)品在風(fēng)電上面的應(yīng)用，我們遠(yuǎn)程監(jiān)視大屏展示這樣一些系統(tǒng)，這樣一些系統(tǒng)可復(fù)制性是相對(duì)來說要高一些的，但是到了未來的說，我們認(rèn)為在預(yù)測(cè)分析和決策性分析這兩個(gè)階段才是我們作為風(fēng)電行業(yè)來說的話，我們專業(yè)方向發(fā)展的著力點(diǎn)，我們回答兩個(gè)問題，一個(gè)是未來會(huì)怎么樣，還回答我們?cè)撛趺礃觼斫鉀Q未來的一些狀態(tài)，在這個(gè)過程當(dāng)中實(shí)際上我們會(huì)產(chǎn)生風(fēng)電的一些核心算法、模型和知識(shí)庫。

有了這樣一些認(rèn)識(shí)，我們?cè)?014年提出來建立基于行業(yè)痛點(diǎn)價(jià)值目標(biāo)，提出來智能健康管理這樣一個(gè)大數(shù)據(jù)價(jià)值實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，這個(gè)行業(yè)痛點(diǎn)我們分析的話，是由于大裝機(jī)量導(dǎo)致我們運(yùn)維壓力特別是現(xiàn)在大力發(fā)展的海上風(fēng)電，我們一次大部件維護(hù)費(fèi)用至少是上千萬，然后風(fēng)場(chǎng)惡劣的環(huán)境也會(huì)加速我們風(fēng)場(chǎng)人員流失，第三個(gè)在風(fēng)電行業(yè)現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)到了白熱化的階段，我們必須要對(duì)我們客戶提供超預(yù)期的回報(bào)，來提升我們自身的競(jìng)爭(zhēng)力，所以說我們提出來的風(fēng)電機(jī)組智能健康管理的這個(gè)目標(biāo)的話，也涵概了這三方面的內(nèi)容，一個(gè)是大部件的凈化外維修，另外一個(gè)就是輕量化指標(biāo)體系的遠(yuǎn)程監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)我的人員后撤，第三個(gè)方向就是我們的風(fēng)機(jī)延壽為客戶提供超預(yù)期的回報(bào)。

第二個(gè)我想講一下我們風(fēng)電機(jī)組智能管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)的話風(fēng)機(jī)組智能健康管理落在了智能兩個(gè)字，智能從何而來，實(shí)際從我們的數(shù)據(jù)挖掘分析這個(gè)過程當(dāng)中我們來提供一系列的模型，我們的風(fēng)電專家會(huì)在后臺(tái)離線做很多的模型訓(xùn)練，通過這樣一個(gè)過程，這是我們智能健康管理系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)流程，我們會(huì)把這樣一些模型通過在線迭代的方式，優(yōu)化和訓(xùn)練這些模型，這些模型會(huì)植入到我們風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維和風(fēng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中來，供我們的應(yīng)用者和決策者來使用。

接下來的話，我用我們開發(fā)過程中一些進(jìn)展一些案例來跟各位分享，第一個(gè)我們?cè)谧龅氖钦麢C(jī)壽命管理，是基于我們實(shí)際工況一定優(yōu)于我們標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工況，所以這個(gè)地方實(shí)際肯定會(huì)有壽命冗余，我們?cè)O(shè)計(jì)壽命20年，但是實(shí)際使用階段的話它的整個(gè)損傷值要低于設(shè)計(jì)值，所以說我們大數(shù)據(jù)的價(jià)值是在于把能夠延長(zhǎng)的壽命能夠使用的壽命冗余找出來，這是我們壽命管理關(guān)鍵的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的流程，首先是通過我們的在線風(fēng)速和狀態(tài)在線識(shí)別，在線的進(jìn)行載荷測(cè)算，這個(gè)載荷測(cè)算不需要，后面我會(huì)講到不需要加裝任何的傳感器，不需要增加任何的成本投入，我們可以保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命期內(nèi)的時(shí)時(shí)的載荷測(cè)算，在這個(gè)載荷測(cè)算的基礎(chǔ)上我們可以進(jìn)行整機(jī)以及零部件的壽命累計(jì)，同時(shí)這個(gè)過程中會(huì)考慮到大部件更換的情況，最終會(huì)得到整個(gè)風(fēng)場(chǎng)每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的壽命情況，來繪制壽命地圖，反饋到我們的壽命管理系統(tǒng)當(dāng)中，通過降載控制和優(yōu)化調(diào)度這樣一些控制手段，來實(shí)現(xiàn)我整個(gè)壽命期內(nèi)的載荷控制。

這里面有幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，其中一個(gè)我們?cè)诰€風(fēng)速還原技術(shù)，這個(gè)技術(shù)我們之前想用的是我們風(fēng)電機(jī)組上面實(shí)際用的風(fēng)速測(cè)向儀，但是測(cè)量的精度一直是我們很頭疼的問題，所以在這個(gè)過程當(dāng)中我們也是走了一些彎路，我們后來發(fā)現(xiàn)有了大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以換一種思路更好解決，我們風(fēng)機(jī)本身有很多控制信號(hào)，我們利用本身的控制信號(hào)就成為了我們一個(gè)高精度測(cè)風(fēng)儀器，那么通過我們就解決了，如果我裝葉面片進(jìn)行載荷測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定性和我的風(fēng)速儀可能有一點(diǎn)點(diǎn)偏差，對(duì)我的結(jié)果帶來的影響解決了這樣一個(gè)問題，那么通過我們這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上我可以時(shí)時(shí)得到任意一點(diǎn)的風(fēng)速，從右邊這個(gè)對(duì)比圖也可以看出來，上面這個(gè)圖是在線測(cè)算的風(fēng)速幾乎是一模一樣的。

然后在線風(fēng)速與測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速統(tǒng)計(jì)對(duì)比來看的話有兩個(gè)圖可以反映，第一個(gè)圖斜線就表示它們兩個(gè)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)和在線風(fēng)速計(jì)算的數(shù)據(jù)，它們是具有高度的相關(guān)性，幾乎是線性的，從它們的筆直分布情況來看，統(tǒng)計(jì)分布來看的話，它的集中性和一致性也非常好，第二個(gè)圖反映出來幾乎是在1的中間服從一個(gè)正態(tài)的分布。

第二個(gè)技術(shù)就是我們?cè)诰€載荷的測(cè)算技術(shù)，我們有了風(fēng)速還原，在線載荷測(cè)算技術(shù)是在風(fēng)速還原，還原到前端準(zhǔn)確的風(fēng)速的基礎(chǔ)上來作為一個(gè)輸入來進(jìn)行在線載荷測(cè)算，這個(gè)過程當(dāng)中最大的問題我是在工程化過程當(dāng)中對(duì)誤差進(jìn)行控制，才能保證我最終測(cè)試的載荷和我測(cè)算的載荷是一致的，我們可以看出來，我們多個(gè)座標(biāo)系下，所有的坐標(biāo)系下測(cè)算的載荷與實(shí)際的載荷的單點(diǎn)誤差不超過10%，趨勢(shì)重合度也相當(dāng)好。

第三個(gè)就是壽命管理的關(guān)鍵技術(shù)，那在這個(gè)壽命管理的關(guān)鍵技術(shù)我們提出來，我們目的降低我們的載荷，對(duì)于我們壽命地圖這樣的判斷，但是我們并不想基于僅僅是想把它載荷控制下去，而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)頻繁進(jìn)行控制的動(dòng)作，可能也會(huì)對(duì)我的可靠性可運(yùn)行的穩(wěn)定性造成影響，那么我們就找到了這樣一些，針對(duì)每一臺(tái)風(fēng)機(jī)找到一些區(qū)域和風(fēng)向區(qū)間，載荷特別高可以看到最高的載荷，最高的載荷和正常載荷可能超過正常載荷百分之百，載荷增加非常明顯，發(fā)電量實(shí)際上不到正常發(fā)電量的50%，對(duì)于這些一些區(qū)間是我們重點(diǎn)關(guān)注的，我們也做了大量的模擬，這個(gè)圖可以看出來，那個(gè)藍(lán)色的線是我們仿真的曲線，紅色的線是我們實(shí)際測(cè)試的曲線，它們兩個(gè)趨勢(shì)性吻合也是非常好的，我們找出來這樣一些區(qū)域，就可以避免我頻繁動(dòng)作，造成我風(fēng)機(jī)運(yùn)行一些壓力。

第二個(gè)我想介紹我們大部件預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)際上我們是從2014年搭的這樣一個(gè)框架，那么在那個(gè)時(shí)候的話，因?yàn)槲覀兊拇髷?shù)據(jù)平臺(tái)還不是很成熟，我們要想集成技術(shù)在這個(gè)平臺(tái)應(yīng)用就比較困難，但是我們現(xiàn)在可以把技術(shù)用到我們平臺(tái)上，傳統(tǒng)的（英文）監(jiān)測(cè)技術(shù)它可能實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵零部件外維修的40%，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到我們的預(yù)測(cè)性維護(hù)要求，實(shí)際上我們風(fēng)機(jī)上面還有更多的冗余，包括我的（英文）數(shù)據(jù)，我的電型號(hào)的數(shù)據(jù)，我們提出來的無傳感狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)，利用這樣一些數(shù)據(jù)來增加我的預(yù)測(cè)性維護(hù)這樣一個(gè)準(zhǔn)確率，然后結(jié)合我們也在跟蹤一些結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)的一些技術(shù)，這些技術(shù)其實(shí)難點(diǎn)是在于現(xiàn)在我們的成本控制可能控制不下去，可能有一些問題，所以說我們持續(xù)跟蹤這樣的技術(shù)，然后在基于我們現(xiàn)在品牌，這樣一些信號(hào)和技術(shù)融合在一起進(jìn)行多元信息的建模和狀態(tài)評(píng)判，最終實(shí)現(xiàn)我的零部件全覆蓋預(yù)測(cè)，實(shí)際計(jì)劃維修。

我簡(jiǎn)單介紹一下我們做的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承狀態(tài)預(yù)測(cè)例子，這實(shí)際上我們是通過對(duì)于正常狀態(tài)的判斷和實(shí)際狀態(tài)的判斷這樣一個(gè)值來進(jìn)行我的發(fā)電機(jī)軸承狀態(tài)預(yù)測(cè)，這個(gè)方法我們是用在發(fā)電機(jī)軸承案例上來，這個(gè)是可以推廣到更多的具有漸變性故障特征這樣一些大部件狀態(tài)預(yù)測(cè)當(dāng)中來，這里面實(shí)際上也有一些難點(diǎn)，我們不能通過單一的信號(hào)來判斷一個(gè)部件它的狀態(tài)，而是通過一組狀態(tài)特征量來進(jìn)行判斷，當(dāng)然這個(gè)最終我們會(huì)把它整合到一個(gè)值，中間有一些復(fù)雜算法，最核心的問題實(shí)際上就是我們的過程舉證建立，通過我們過程舉證可以考慮到環(huán)境擦邊量，監(jiān)測(cè)擦邊量，故障特征量等一系列數(shù)據(jù)，基于舉證出來的結(jié)果，用我們歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)對(duì)比，可以看到我們的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值這樣一個(gè)誤差，最大的誤差5%，這個(gè)在數(shù)據(jù)分析結(jié)果上看來已經(jīng)相當(dāng)好了。

對(duì)這類系統(tǒng)跟我們前面講的預(yù)測(cè)系統(tǒng)最大的差別，對(duì)這樣一些評(píng)估系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)而言，我們更希望看到的是一些輕量化指標(biāo)，一些迅速的幫助我們作出決策的這樣一些指標(biāo)的體系，所以說我們搭建整個(gè)評(píng)估框架的時(shí)候也分了不同的層級(jí)和不同的維度，我們一個(gè)金字塔式的這樣一個(gè)評(píng)估的指標(biāo)體系的搭建，就幫助我們從頂層發(fā)現(xiàn)問題迅速作出判斷，指引我們一層層找到最根本的原因。

這是我們基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)開發(fā)的這樣一個(gè)發(fā)電性能和評(píng)估系統(tǒng)，可以看到這個(gè)是頂層全國(guó)風(fēng)場(chǎng)級(jí)系統(tǒng)的話，我們?nèi)珖?guó)風(fēng)場(chǎng)級(jí)指標(biāo)實(shí)際上簡(jiǎn)化只有三個(gè)，通過三個(gè)指標(biāo)我們也可以提供一些功能可以進(jìn)行多風(fēng)場(chǎng)指標(biāo)詳細(xì)對(duì)比和參照，指向我們的目標(biāo)工程，針對(duì)我們的目標(biāo)風(fēng)場(chǎng)，同樣也提供了可能比上一集更多樣化一些指標(biāo)，同時(shí)提供這樣一些分析對(duì)比一些手段，來指向我們的問題風(fēng)機(jī)，我們的目標(biāo)風(fēng)機(jī)，進(jìn)入到目標(biāo)風(fēng)機(jī)我們就可以看到我們風(fēng)機(jī)一些運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行一些詳細(xì)的分析和判斷，當(dāng)然這個(gè)平臺(tái)還在完善過程當(dāng)中，我們會(huì)有一個(gè)自主分析的功能可以進(jìn)行更多的全變量的一些對(duì)比分析建模和統(tǒng)計(jì)的工作。

最后我就想再介紹一下業(yè)務(wù)前景的分析，我們風(fēng)電機(jī)組智能健康管理我們預(yù)計(jì)風(fēng)電設(shè)計(jì)壽命為20年，延長(zhǎng)一年的使用壽命，我們折舊率可以降低5%，零部件全覆蓋實(shí)現(xiàn)計(jì)劃維修，預(yù)計(jì)可以直接提高經(jīng)濟(jì)效益到1.5%，我們遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)及分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)無人圍守，社會(huì)效益也非常明顯，謝謝大家。

（發(fā)言為現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）

責(zé)任編輯：lixin

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