Análise das características físicas do compressor de ar

Análise das funções principais do compressor de ar

Os compressores de ar, como equipamentos essenciais na produção industrial, têm a função central de converter energia elétrica ou mecânica em energia de pressão de gás, fornecendo uma fonte estável e limpa de ar comprimido para todos os tipos de sistemas pneumáticos. Este equipamento é amplamente utilizado em sistemas de controle de automação, acionamento de acionamento pneumático e cenários de uso de gás de processo.

Durante a operação do compressor de ar, devido ao desgaste mecânico, mudanças na tensão térmica e poluição do meio, uma série de fenômenos típicos de perda podem ocorrer, incluindo:

◆O envelhecimento da oxidação do óleo lubrificante reduz o desempenho da lubrificação

◆O bloqueio do filtro de ar aumenta a resistência à entrada de ar

◆A acumulação de poeira no refrigerador reduz a eficiência da troca de calor

◆Desgaste da fadiga da válvula provoca deterioração do desempenho da vedação

◆O desgaste dos rolamentos reduz a eficiência mecânica

Essas perdas afetam diretamente a eficiência operacional do equipamento e a qualidade do fornecimento de gás. Os estudos mostram que os principais padrões de falha do compressor de ar incluem desgaste do rolamento, ruptura da fadiga da folha da válvula, aumento do espaço do rotor e envelhecimento do isolamento do motor, que não só reduzem a eficiência energética do equipamento, mas também podem desencadear paradas não planejadas, afetando a estabilidade e segurança de toda a linha de produção.

Portanto, a construção de modelos de avaliação do estado de saúde baseados em propriedades físicas ajuda a fazer a transição dos compressores de manutenção passiva para manutenção preditiva, melhorando o gerenciamento de todo o ciclo de vida do equipamento.

2. Parâmetros operacionais chave do compressor de ar

Definição de Estado de Saúde

Com base no estado operacional do equipamento e no histórico de manutenção, o estado de saúde do compressor de ar é dividido nos seguintes níveis:

Construção de modelos de dados

1. Construção de características de condução física

Com base no mecanismo de funcionamento do compressor de ar, construa as seguintes características principais:

2. Desenho do modelo de detecção de anomalias

Detecção de anomalias usando o algoritmo Isolation Forest. O algoritmo é um método de detecção de anomalias não supervisionado baseado em estruturas de árvore, cujo princípio central é tornar os pontos de anomalias mais fáceis de isolar devido à distância da maioria das distribuições de dados, selecionando recursivamente características aleatórias e dividindo o espaço da amostra.

2.1 Vantagens do algoritmo

◆Boa capacidade de processamento de dados de alta dimensão

◆Sem necessidade de dados de marcação, aplicável a locais industriais

◆Baja complexidade de cálculo para testes em tempo real

◆Alta sensibilidade de detecção a pontos anormais

2.2 Princípios do algoritmo

A floresta isolada permite o isolamento de pontos de dados através da construção de várias árvores isoladas (iTree). Cada árvore isolada segue o seguinte processo:

◆Escolha aleatoriamente uma dimensão característica

◆Selecione aleatoriamente o ponto de divisão entre o máximo e o mínimo da característica

◆Repita o processo acima recursivamente até que todos os pontos de dados sejam isolados.

Figura 1: Exemplo de Algoritmo Florestal Isolado 1

Os pontos de dados normais precisam de mais etapas de separação para serem isolados, enquanto os pontos anormais, devido à sua rareza, tendem a ser isolados em menos etapas.

Figura 2: Exemplo de Algoritmo Florestal Isolado 2

2.3 Processo de aplicação do modelo

◆Pré-processamento de dados: processamento padronizado, eliminando o impacto do esquema

◆Seleção de características: selecione os parâmetros físicos chave como características de entrada

◆Treinamento de modelos: Treinamento de modelos florestais isolados com base em dados históricos normais

◆Detecção de anomalias: cálculo da pontuação de anomalias para novos pontos de dados

◆Definição de limiares: definição de limiares para determinar anomalias de acordo com as necessidades do negócio

Testes de saúde e estratégias de alerta precoce

Crie um sistema de pontuação de saúde em vários níveis para quantificar o estado de saúde do dispositivo em valores entre 0 e 1:

IV. Programas de integração de sistemas

O sistema fornece diagnósticos de saúde e relatórios de diagnóstico e visualiza tendências de saúde. Os usuários podem escolher o intervalo de tempo, o site e o dispositivo para consultar para obter as seguintes visualizações:

1. módulo funcional

◆Módulo de consulta de dados: suporta a consulta de dados históricos por hora, local, dispositivo e outras dimensões

◆Módulo de Avaliação de Saúde: Calcule a pontuação de saúde do dispositivo em tempo real

◆Módulo de Detecção de Anomalias: Identificação de Anomalias no Equipamento

◆Módulo push de alerta precoce: envie mensagens de alerta a tempo

◆Módulo de geração de relatórios: geração automática de relatórios de diagnóstico

Figura 3: Dados de funcionamento do dispositivo em tempo real

2. Visualização

◆Curva de tendência da classificação de saúde

◆Gráficos de monitoramento em tempo real dos principais parâmetros

◆Linha do tempo de eventos anormais

◆Distribuição do estado de saúde do dispositivo

◆Painel de sugestões de manutenção

Figura 4: Diagnóstico de saúde do dispositivo

Figura 5: Registro de alarme anormal do dispositivo

Vantagens do sistema

◆Cientificação: abordagens baseadas em propriedades físicas e baseadas em dados

◆Tempo real: suporte ao processamento de dados em tempo real e detecção de anomalias

◆Interpretabilidade: fornecer um diagnóstico claro e recomendações de manutenção

◆Escalabilidade: design modular facilita a expansão funcional e a integração de sistemas

Através da implementação deste programa, a manutenção preditiva do equipamento de compressor de ar pode ser realizada, reduzindo o risco de paradas não planejadas, melhorando a eficiência operacional do equipamento, prolongando a vida útil do equipamento e fornecendo uma forte garantia para o funcionamento estável da produção industrial.