系统1用例:涡轮机监控
面对全球化、劳动力转移和网络安全威胁的加剧，流程密集型工业运营商越来越多地投身于数字化转型革命，以简化生产。如果不明智地采用技术，并在文化上接受对长期流程的更改，就不可能实现安全、可靠、环保的操作，同时保持相对于同行的竞争优势。
Bently Nevada一直在与客户合作，帮助解决这些挑战。通过对25个国家500多名终端用户的用户研究，我们研究了客户的团队动态、站点流程和技术套件，以确定System 1如何能够最好地支持工厂范围内的机械管理。由此产生的平台满足各种独特的客户用例，每个用例利用System 1的连通性、分析和可视化功能的子集。这篇轨道文章探讨了涡轮机监控用例和System 1的应用，用于对这一高度关键的资产类别进行主动、实时和被动的监控。
叶轮机械通常是工业过程中最关键的旋转设备。因此，这类机器已经仪器和监测的一部分条件监测计划几十年。Bently Nevada公司的System 1 Classic拥有一系列丰富的实时和反应性振动监测工具，长期以来一直被认为是一流的涡轮机诊断应用，是全球许多工业运营商的必备工具。
然而，数字化转型促使运营商寻求一种超越振动和实时监测的单一状态监测应用。他们问:
- 我们如何通过将振动、过程和控制系统数据结合在单一应用程序中来建立叶轮机械的操作环境?
- 我们如何整合我们的工具集来监控和管理涡轮机和我们的其他操作设备?
- 我们如何解析丰富(且压倒性)的数据集，以提取洞察，主动检测不断变化的机器条件?
- 我们如何补充退休的专家队伍，以确保维持和改善我们的运作效率?
System 1 Evo是下一代System 1产品，保持了深度诊断能力，这使得System 1 Classic在监测涡轮机方面至关重要。然而，它已经大大增强，以满足我们的客户不断发展的数字化转型需求。
今天，System 1已经拓宽了它的关注点，超越了以前狭窄的“振动”视图，包括导入过程和控制系统数据的外部接口，使用户能够全面了解他们的涡轮机械健康状况。Bently Nevada的全工厂硬件产品(如Ranger Pro和SCOUT)的并行发展，确保该解决方案连接到全工厂所有资产的数据并实现可视化，提供工业流程中支持设备的健康数据。
Decision Support提供分析引擎，解析大量振动、流程和其他操作数据，以提取见解并优化工作优先级和资产管理。该引擎利用System 1丰富的全厂历史记录，通过一系列用户定义的规则或benty定义的InsightPakTM Analytics处理数据，并将结果返回给System 1以进行通知、可视化和确认。
支持涡轮机监控和管理的System 1连通性、分析和可视化功能将在以下部分详细介绍。
在System 1配置库中有一个广泛的涡轮机械资产模型库，包括离心压缩机、燃气轮机和蒸汽轮机。这些模型配备了标准的子组件(例如，轴，节，轴承)和机器性能，允许用户快速拖动，下降，并建立他们的高度关键的旋转机器。
机器性能，如速度，旋转方向和轴承间隙，在plot工作空间中发挥作用，以帮助诊断分析
系统1提供与边缘所有机器数据源的全面连接，并收集高分辨率振动、过程和控制系统数据。这些数据可以从一个或多个Bently Nevada设备收集，如3500、Orbit 60、Ranger Pro和/或Scout的趋势、波形和设备生成的警报都导入。反过来，过程标签可以从可编程逻辑控制器(PLC)或另一个历史记录器中收集。每个服务器支持多达15000个OPC或Modbus标签，允许客户添加所有进程、先出和许可数据，以增强可用的资产健康数据，用于监控、诊断和管理关键涡轮机。
一旦连接到System 1，这些数据点就可以映射到叶轮机械资产上的关联位置，为测量值建立资产上下文。
机器状态允许用户在资产行为唯一的情况下定义不同的操作条件。对于涡轮机械，有四种定义好的状态:启动/关闭，运行，慢滚和机器关闭。如果用户输入了额定RPM并将速度数据点映射到机器，则会自动配置这四种状态的触发器定义。另外，还可以配置30种用户自定义的运行状态。注:任何输入的数据都可以作为状态定义的一部分(如，排气压力，轴承温度，吸气流量等)。
操作状态能更精细地控制两个方面状态监测程序:
- 数据存储速率:当机器处于关键运行状态时，可以收集和存储更高密度的数据，以便在需要时对机器故障进行深度诊断。
- 基于状态的告警:针对不同的运行状态，可以配置唯一的告警阈值。此外，在某些状态下，如关机时，可以完全抑制报警。
工业历史学家和系统1经典利用变化过滤进行数据汇总。这种方法需要专门知识来为每次测量设置存储速率阈值，定期进行数据库存储优化，并且可能导致不时间相关的稀疏数据。
使用System 1 Evo，传入的趋势数据可以以每秒一次的速度存储，该数据保留在短期趋势存储中(注意:Modbus数据可以以高达200毫秒的速度存储)。这保证了当涡轮机械问题需要深入研究时，可以获得高密度、时间相关的数据。除了趋势数据，在告警或启动/关闭事件的情况下，还可以捕获更高分辨率的数据。当这些事件发生时，从映射到机器序列的任何标签收集高分辨率数据，一些Bently Devices支持高达100毫秒的静态数据收集。
所有存储的数据(例如趋势、警报、启动/关闭)可以从过程网络复制到业务网络，使用户可以方便地从多个位置(与运营团队一起)、从他们的办公室或从集中监控中心)对涡轮机进行主动和实时管理。
任何的分析基础状态监测系统是基于阈值警报。在System 1中，阈值告警可以配置每台机器的运行状态，具有可调的时间延迟、闭锁和抑制设置。四个级别的报警设定值可以配置每次测量，无论数据的来源(例如，弯曲设备，OPC)。
此外，用户还可以配置表示外部系统设定点的OPC或Modbus导入标记，每个system 1服务器最多支持60000个标记。这些标签随着源系统(如PLC、DCS)自动更新，确保利用system 1进行整体机械监测的用户总是看到与操作相同的设定值。
利用Decision Support Developer可以提高叶轮机械的管理水平。这个分析应用程序与System 1集成在一起，使涡轮机械工程师能够利用System 1丰富的数据集，并编写定制规则，将他们的机械专业知识编入法典。这些规则的结果被填充在System 1中，它们可以触发警报通知和事件，在plot工作区中与支持数据一起被可视化，并通过使用丰富的诊断工具集进行验证。
这种机械知识的编纂吸收了工程师的专业知识，他们已经监测叶轮机械几十年了，确保这些知识不会随着人员的退休而退休。此外，创建的规则可以在站点之间共享，允许运营商在整个资产车队中利用这些见解。
本特利内华达决策支持包括一个广泛的提取规则库，允许工程师获得与叶轮机械相关的辅助系统和过程系统的健康相关的新见解。
InsightPak Analytics可以应用于System 1中的特定机器，执行连续的实时数据分析，以检测机器行为的早期变化，并确定目标故障模式。当Decision Support Developer让最终用户创建自己的规则时，insightpak是bent- defined规则，通过使用机器配置信息、实时数据和资产操作状态诊断故障。insightpak是基于Bently Nevada公司数十年监测涡轮机的经验。
下面列出了可检测的叶轮机械故障列表，新的InsightPak分析正在不断开发和发布。
HMI工作区使客户能够通过图形化地描绘机器布局、当前测量值和机器及其姊妹资产和支持子系统的报警状态，从而直观地表示涡轮机的健康状况。导航链接可以添加到数据库内的任何HMI视图;高级用户可以选择从基于人机界面的屏幕跳转到诊断图，而高级用户可以选择跳转到子人机界面视图或趋势。
System 1 Events工作区记录所有设备生成的事件，以及从System 1中配置的设定点或Decision Support中的集成规则触发的任何告警。这些设定值可以在应用程序中的任何测量上配置，包括振动、过程和控制数据。设定值可以与外部系统同步，以确保操作和机械组的统一视图。
当告警触发时，可以向一个或多个利益相关者发送电子邮件或移动通知，包含支持信息，如标签名称、配置的设定值、测量触发值。在System 1中，工作空间可视化更新以反映警报事件的存在，颜色在层次结构和状态视图中传播。
“事件列表”显示记录的告警事件。双击该告警后，支持的alarm Plot Set允许机械工程师查看事件触发前后的支持数据。对于叶轮机械振动报警，报警图集包括:
- 带有方位X/Y直接测量+速度的趋势图，光标默认为输入的告警事件的时间戳
- 轴承X/Y同步波形的轨道时基图，样本默认最接近报警事件的时间戳
- 轴承X/Y异步波形全频谱图，样本默认最接近报警事件的时间戳
- 轴承X/Y异步波形的完整瀑布图
System 1允许用户在一个绘图工作空间中查看所有振动、过程和控制数据，并提供多种绘图格式。由于所有数据都以高达1秒的速度存储，测量值可以很容易地关联起来。这使得用户能够混合和匹配数据表示，以获得机器行为的完整图像。
涡轮机械诊断所需的所有丰富的绘图类型和工具都是可用的。机械工程师可以在一个视图中组合绘图类型，在不同的绘图格式中比较机器的行为，应用补偿来消除跳动，并覆盖参考基线来比较当前机器状态与过去正常运行时的情况。
作为数字化转型之旅的一部分，工业运营商正在努力将所有数据聚合成一个单一且相互连接的生态系统。这包括测量实时振动和过程值的传感器数据，还包括故障分析、注释和记录资产随时间变化的其他案例工件。
在系统1中，机械工程师可以捕获这些案件的细节，并将其存储为中央数据库的一部分。机器故障评论、绘图记录(可以直观地捕捉资产状况)和观察记录可以标记到涡轮机或System 1数据库中的任何其他资产，供所有用户查看，从而实现更有效的协作。
下面的场景展示了一个真实的涡轮机故障情况。它演示了连接、分析和可视化的System 1功能如何结合起来支持早期故障检测、故障确认和纠正操作。
在液化天然气生产现场，制冷压缩机及其驱动器是设施内最关键的设备之一。压缩机资产健康数据与系统1连接，高分辨率的振动和过程数据存储在中央历史记录器中，以及辅助设备的资产健康数据。此外，System 1的决策支持引擎不断地处理来自System 1历史学家的数据，执行实时计算、分析和诊断。
上午晚些时候，InsightPak分析警报触发，表明制冷压缩机出现摩擦状况。为了产生积极的故障检测，InsightPak分析确认了许多机器行为，包括振动幅度、偏心率、轨道形状和持久性。
负责资产的机械工程师收到一封电子邮件通知，突出显示问题资产、告警级别、故障模式以及事件的日期和时间戳。收到消息后，机械工程师启动系统1来评估情况。
使用系统1，机械工程师确认所识别的压缩机处于报警状态，并快速扫描HMI屏幕，查看是否存在其他报警。在没有其他活动警报的情况下，工程师可以看到机械和可靠性团队在系统1的决策支持中创建的关键性能指标(kpi)，包括:
- 压缩机运行时间
- 机器启动和行程的数量
- 制冷压缩机上所有振动传感器产生的振动最高
Machinery Engineer导航到Events工作区并双击InsightPak警报，它将启动针对该事件设置的alarm Plot。工程师注意到，运行状态没有改变，速度保持一致，这表明该事件与不断变化的机器状态无关。
机械工程师启动轨道-时间基准和全光谱图，对警报事件期间收集的数据集进行更深入的分析。他叠加了机器调试时收集的参考基线，可以清楚地看到当前状态(蓝色)和基线数据(栗色)之间的行为差异。
机械工程师在系统1中记录摩擦情况，将plot视图保存为plot Record，他和他的队友将来可以查看。然后，他指示操作团队达到稳定的热状态，以消除摩擦状况。
根据工程师的建议，操作能够实现压缩机组的热稳定，并解决摩擦情况，使转子响应恢复正常。
System 1 v21.1将于2021年5月底发布。该版本将为系统1提供的水力监测、OT/IT系统集成和通用机械监测用例提供主要的新功能。下面捕获了包含的功能列表。
系统1平台的深层功能将在即将发行的《轨道》杂志中进行探讨。计划的文章包括:
Q1 2021往复式压缩机insight pak
利用1号系统监测水电资产
系统1生态系统-从广度到深度连接资产管理
纸浆、造纸和钢铁制造中的轧辊监控系统1
2021年第四季度介绍System 1 Enterprise
2021年Q4 System 1 Advanced Analytics
还有更多的……
我们的专家
杰基·塔潘
系统1技术产品经理
生物
作为System 1技术产品经理，Jackie指导产品愿景并管理不断发展的特性待办事项。她领导了多国用户研究计划，收集了来自5大洲300个独特终端用户的信息。