Способ и система для контроля состояния группы установок Российский патент 2017 года по МПК G05B23/02 

Предпосылки создания изобретения

Изобретение относится, в общем, к операциям, контролю и диагностике механического/электрического оборудования и, в частности, к системам и способам локального контроля оборудования группы установок и избирательного удаленного контроля парка установок.

По меньшей мере некоторые известные промышленные установки, управляющие значительным количеством машин, контролируют и диагностируют исправность таких машин, используя локальную систему управления. Локальная система управления также может передавать значения измеренных параметров технологического процесса в центр контроля, расположенный вне места установки, для хранения, анализа данных и поиска неисправностей. Как правило, сообщаемые данные являются относительно старыми данными с сервера архивных данных и/или передаются в одном направлении из установки в центр контроля парка установок. Чтобы использовать преимущество экспертизы поставщика оборудования с его оборудованием, которое купил владелец установки, инженеру по техническому обслуживанию может потребоваться посещать место установки, чтобы наблюдать сбор данных почти в реальном времени и настраивать имеющиеся контроллеры. Посещения установки являются дорогостоящими и трудоемкими, при этом о них трудно предупреждать в короткий срок.

Сущность изобретения

В одной форме осуществления изобретения локальная система контроля и диагностики для установки содержит клиентскую систему, содержащую интерфейс пользователя и браузер, а также базу данных установки, сконфигурированную для хранения наборов правил, причем наборы правил содержат по меньшей мере одно правило, выраженное как по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки и выражение связи выходных данных, поступающих в реальном масштабе времени, с входными данными, поступающими в реальном масштабе времени. Выражение связи касается объекта установки или группы взаимосвязанных объектов. База данных установки также сконфигурирована для приема данных о событиях от системы контроля состояния, связанной с установкой, а система контроля состояния сконфигурирована для анализа данных оборудования установки для оптимизации в реальном времени оборудования и выбранных процессов, контроля состояния и диагностики событий для формирования данных о событиях. Система содержит также серверный компьютер, сконфигурированный для соединения с клиентской системой и базой данных, при этом серверный компьютер также сконфигурирован для приема данных компонента установки от панели управления блоком установки, связанной с датчиками, расположенными у компонента установки, формирования выходных данных виртуальных датчиков с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента и выражение связи, связанное с компонентом или системой установки, передачи данных компонента установки и сформированных выходных данных виртуальных датчиков в базу данных установки для хранения и в систему визуализации данных для формирования аналитических графиков по запросу пользователя клиентской системы, определения с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и набор правил эмпирической модели, рабочего состояния или состояния рабочих характеристик компонента или системы установки почти в реальном времени и вывода выбранной пользователем визуализации, представляющей выбранный компонент или систему установки, причем визуализация включает графики, иллюстрирующие компонент или систему установки, и текстовую информацию, определяющую значения принятых и сформированных данных, касающихся выбранного компонента или системы установки.

В другой форме осуществления изобретения способ контроля машин и систем на производственной установке использует локальную систему контроля и диагностики, которая содержит базу данных по меньшей мере одного набора правил, включающего по меньшей мере одно правило, выраженное как по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель по меньшей мере части машины и/или системы и/или их комбинации. Способ включает прием от датчиков, связанных с локальной системой контроля и диагностики, значений параметров технологического процесса, касающихся работы по меньшей мере части машины и/или системы на установке, определение локальной системой контроля и диагностики значений виртуальных датчиков для параметров технологического процесса, касающихся работы по меньшей мере части машины и/или системы на установке, и формирование локальной системой контроля и диагностики многоуровневой визуализации графических представлений по меньшей мере части машины и/или системы на установке, включая принятые значения параметров технологического процесса и значения виртуальных датчиков, причем каждый уровень визуализации включает более подробное графическое представление, чем предыдущий уровень.

В еще одной форме осуществления изобретения система контроля и диагностики для парка установок содержит клиентскую систему, связанную с каждой установкой, при этом каждая клиентская система содержит интерфейс пользователя и браузер, а также базу данных установки, связанную с каждой установкой, а каждая база данных установки сконфигурирована для хранения наборов правил, относящихся к компонентам, расположенным на этой установке, причем наборы правил содержат по меньшей мере одно правило, выраженное как по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки и выражение связи выходных данных, поступающих в реальном масштабе времени, с входными данными, поступающими в реальном масштабе времени, при этом выражение связи касается объекта установки или группы взаимосвязанных объектов, база данных установки также сконфигурирована для приема данных о событиях от системы контроля состояния, связанной с установкой, а система контроля состояния сконфигурирована для анализа данных оборудования установки для оптимизации в реальном времени оборудования и выбранных процессов, контроля состояния и диагностики событий для формирования данных о событиях. Система контроля и диагностики также включает базу данных парка установок, расположенную удаленно от парка установок и сконфигурированную для приема рабочих характеристик и рабочих данных установки от выбираемого числа установок в парке установок, при этом данные рабочих характеристик и рабочие данные установки включают данные предыстории работы установки и данные установки, поступающие почти в реальном времени, и серверный компьютер, сконфигурированный для соединения с клиентскими системами и базой данных, при этом серверный компьютер также сконфигурирован для приема данных компонента установки от панели управления блоком установки, связанной с датчиками, расположенным у компонента установки, формирования выходных данных виртуальных датчиков с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель и выражение связи, связанное с компонентом или системой установки, передачи данных компонента установки и сформированных выходных данных виртуальных датчиков в базу данных установки для хранения и в систему визуализации данных для формирования аналитических графиков по запросу пользователя клиентской системы, определения с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и набор правил эмпирической модели, рабочего состояния или состояния рабочих характеристик компонента или системы установки почти в реальном времени и вывода выбранной пользователем визуализации, представляющей выбранный компонент или систему установки, причем визуализация включает графики, иллюстрирующие компонент или систему установки, и текстовую информацию, определяющую значения принятых и сформированных данных, касающихся выбранного компонента или системы установки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1-10 показаны примеры осуществления способа и системы, описанных здесь.

Фиг. 1 представляет собой структурную схему удаленной системы контроля и диагностики в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой структурную схему примера сетевой архитектуры локальной системы контроля и диагностики промышленной установки, такой как распределенная система управления (Distributed Control System, DCS).

Фиг. 3 представляет собой схему примера набора правил, который может использоваться с локальной системой контроля и диагностики (Local Monitoring and Diagnostic System, LMDS), показанной на фиг. 1.

Фиг. 4 представляет собой схему потока данных системы LMDS в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему способа контроля состояния и рабочих характеристик компонентов из парка компонентов, которые могут контролироваться из системы LMDS или удаленного центра контроля и диагностики.

Фиг. 6 представляет собой структурную схему системы LMDS, связанную с местом установки и удаленным центром контроля и диагностики.

Фиг. 7 представляет собой снимок экрана вида уровня 1, который может рассматриваться посредством системы LMDS или удаленной системы контроля и диагностики через сетевое соединение.

Фиг. 8 представляет собой снимок экрана вида уровня 2, который может рассматриваться после выбора вкладки контроля из вида уровня 1, показанного на фиг. 7.

Фиг. 9 представляет собой снимок экрана вида уровня 3, который может рассматриваться после выбора вкладки рабочих характеристик из вида уровня 1, показанного на фиг. 7, или вида уровня 2, показанного на фиг. 8.

Фиг. 10 представляет собой снимок экрана вида уровня 4, показывающего результаты измерений вибраций в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

Подробное описание изобретения

Последующее подробное описание поясняет варианты выполнения настоящего изобретения посредством примеров и не ограничивает изобретение. Предполагается, что изобретение в целом имеет приложение к аналитическим вариантам и способам управления системами контроля и диагностики установок в промышленных и коммерческих применениях, а также применениях в жилых помещениях.

В настоящем описании элемент или шаг, указанный в единственном числе, не исключает множество элементов или шагов, если такое исключение явно не указано. Кроме того, ссылки на "одну форму осуществления изобретения" не исключают существование дополнительных форм осуществления изобретения, которые также включают указанные технические признаки.

Формы осуществления данного изобретения описывают совместное решение для удаленного доступа к информации, относящейся к рабочим характеристикам и исправности оборудования нефтегазовых турбомашин, посредством сетей, таких как, не ограничиваясь этим, сеть Интернет, которую легко использовать, и интеллектуальная локальная система контроля и диагностики (LMDS) со встроенными усовершенствованными алгоритмами производителя оборудования (Original Equipment Manufacturer, OEM) и наборами правил, связанными с усовершенствованными средствами визуализации, которые улучшают рабочие характеристики оборудования и сокращают затраты и риски.

Система LMDS помогает избежать аварийной остановки блока и определяет ненормальное ухудшение рабочих характеристик посредством определения проблем прежде, чем они происходят, и позволяет выполнить оптимизацию посредством подходящей настройки систем. Система LMDS собирает рабочие данные, предупреждения и информацию о событиях от панели управления блоком, а локальная база данных сохраняет эту информацию на центральном сервере архивных данных и в базе данных на языке структурированных запросов (Structured Query Language, SQL) и посредством заранее заданной модели данных сервисно-ориентированной архитектуры (Service Oriented Architecture, SOA) оборудования представляет ее в высококачественном графическом формате через браузер Интернета.

После входа в систему пользователю представляется вид парка установок уровня 1 на уровне места установки, отображающий сводку состояния для всех производственных линий или линий машин, соединенных на каждом месте. Отображаются ключевые показатели эффективности (Key Performance Indicators, KPI) основного производства, например ход работы, следующая запланированная остановка, а также быстрые "текущие" диаграммы готовности выходного потока и вычисления надежности. Цвета производственных линий на мнемонической схеме отображают состояние самого серьезного предупреждения, имеющего место в каждом блоке, при этом красный цвет используется для предупреждения высокого уровня или критического предупреждения, означающего остановку или неудачный запуск, оранжевый - для предупреждения среднего уровня, желтый - для предупреждения низкого уровня, а зеленый - для указания на исправную работу. В примере осуществления изобретения вкладка контроля предоставляет вид производственной линии на уровне 2 человеко-машинного интерфейса (Human Machine Interface, HMI), содержащий список текущих показателей KPI для газовой турбины и компрессора. В различных формах осуществления изобретения вкладка контроля предоставляет вид производственной линии на уровне 2 интерфейса HMI, содержащий список текущих показателей KPI для другого оборудования, такого как, не ограничиваясь этим, паровая турбина и генератор или газовая турбина и генератор. Состояние машины, а также список показателей KPI отображаются на цветном дисплее. На экране есть много областей, где пользователь может переходить к более подробной информации. Щелчок мышью на газовой турбине обеспечивает вид этой газовой турбины на уровне 3.

Имеются также отдельные выбираемые виды уровня 3 для каждого компрессора или любого другого оборудования с приводом. Из вида уровня 3 пользователь может использовать любое число гиперссылок для перехода к более подробной информации о различных датчиках и измерениях. Щелчок на кнопке вибрации демонстрирует уровень 4 или вид компонента. Вид уровня 4 показывает результаты измерений вибраций и отсюда пользователь может перейти к еще более подробной информации, включая сейсмические, осевые или радиальные значения этих датчиков вибраций. Кроме того, на вкладке рабочих характеристик отображаются показатели KPI рабочих характеристик. Показатели KPI рабочих характеристик включают термодинамические рабочие характеристики для турбины и компрессора. Для компрессора они включают расход и скорость вращения. Пользователи могут выбирать отдельный показатель KPI для более глубокого анализа, который включает вид термодинамических измерений рабочих характеристик в реальном времени или раз в минуту, например, измерений политропного коэффициента полезного действия в пределах рабочего диапазона центробежного компрессора. На виде в реальном времени синие точки показывают ожидаемый уровень, в то время как зеленые точки показывают фактический уровень. Вкладка анализа является особенностью системы LMDS, которая при использовании с окном доступного для поиска показателя KPI позволяет усовершенствованным средствам построения графиков обеспечивать экспертный анализ и поиск неисправностей. Пользователи могут находить конкретные показатели KPI, видеть тенденции на основе множества показателей KPI на одном графике или на расположенных рядом графиках, настраивать период времени для анализа данных и использовать скользящий указатель для изменения масштаба изображения в определенных периодах времени. Когда пользователь удовлетворен анализом, он может добавить комментарии, сохранить анализ в формате PDF (Portable Document Format, переносимых документов), чтобы послать клиенту или коллеге для обсуждения, и настроить систему LMDS, сохранив результаты анализа как избранные для быстрого возвращения к ним в любое время в будущем.

Окно предупреждений и событий представляет собой другой инструмент, который предоставляет информацию о текущих предупреждениях и предупреждениях за время предыстории. Здесь пользователь может выполнять любое число задач, включая группирование предупреждений, поиск или фильтрацию конкретных предупреждений, просмотр рекомендаций, анализ информации предупреждения посредством быстрого анализа тенденции предупреждения путем инициирования меток, добавления комментариев к истории предупреждения, а также подтверждения и сброса предупреждения. Для инженера по диагностике окно предупреждений может быть отправной точкой для любой диагностической работы, которую необходимо выполнить на производственной линии.

Вкладка информации позволяет пользователю датировать табличку с именем оборудования, что помогает идентифицировать различные контролируемые компоненты. Вкладка информации содержит также информацию, связанную с конкретным объектом, такую как, не ограничиваясь этим, эксплуатационный бюллетень, исполнительные чертежи, спецификации материалов (Bill Of Materials, BOM) и данные отчетов об эксплуатации. Справка в режиме онлайн полностью доступна для поиска и может предоставлять информацию пользователям о любых аспектах системы.

На фиг. 1 показана структурная схема удаленной системы 100 контроля и диагностики согласно примеру выполнения настоящего изобретения. В этом примере система 100 содержит удаленный центр 102 контроля и диагностики. Удаленный центр 102 контроля и диагностики управляется объектом, например одним из множества единиц оборудования OEM, приобретенного и управляемого отдельным деловым объектом, таким как операционный объект. В данном примере выполнения настоящего изобретения производитель OEM и операционный объект заключают соглашение о поддержке, в то время как производитель OEM предоставляет операционному объекту услуги, связанные с приобретенным оборудованием. Операционный объект может обладать и управлять приобретенным оборудованием, расположенным в одном месте или в множестве мест. Кроме того, производитель OEM может заключить соглашение о поддержке с множеством операционных объектов, каждый из которых управляет соответствующим одним местом или множеством мест. Каждое из множества мест может содержать идентичное отдельное оборудование или множество идентичных комплектов оборудования, например линию оборудования. Кроме того, по меньшей мере часть оборудования может быть уникальной для места или уникальной для всех мест.

В данном примере выполнения настоящего изобретения первое место 104 содержит один или более анализаторов 106 процесса, систем 108 контроля оборудования, локальных центров 110 контроля оборудования и/или панелей 112 контроля и выработки сигнала предупреждения, при этом каждое из указанных устройств выполнено с возможностью взаимодействия с соответствующими датчиками оборудования и оборудованием управления для воздействия на управление и работу соответствующего оборудования. Один или более анализаторов 106 процесса, систем 108 контроля оборудования, локальных центров 110 контроля оборудования и/или панелей 112 контроля и выработки сигнала предупреждения соединены с возможностью обмена данными с интеллектуальной системой 114 контроля и диагностики через сеть 116 (IMAD, intelligent monitoring and diagnostic system). Кроме того, интеллектуальная система 114 контроля и диагностики выполнена с возможностью связи с другими системами на месте (не показаны на фиг. 1) и системами вне этого места, такими как, не ограничиваясь этим, удаленный центр 102 контроля и диагностики. В различных вариантах выполнения настоящего изобретения интеллектуальная система 114 контроля и диагностики выполнена с возможностью связи с удаленным центром 102 контроля и диагностики с использованием, например, специализированной сети 118, беспроводной линии 120 связи и сети Интернет 122.

Каждое из множества других мест, например второе место 124 и n-ое место 126, может быть по существу подобно первому месту 104, хотя может и не быть в точности подобно первому месту 104.

На фиг. 2 показана структурная схема примера сетевой архитектуры 200 локальной системы контроля и диагностики промышленной установки, такой как распределенная система 201 управления (DCS). Промышленная установка может содержать множество видов оборудования, такого как газовые турбины, центробежные компрессоры, редукторы, генераторы, компрессоры, двигатели, вентиляторы и датчики контроля технологического процесса, гидравлически связанные посредством трубопроводных соединений и связаны с возможностью обмена сигналами с распределенной системой 201 управления через один или более удаленных модулей ввода/вывода (I/O) и кабельное и/или беспроводное соединение. В данном примере выполнения настоящего изобретения промышленная установка содержит распределенную систему 201 управления, содержащую магистральную линию 203 сети. Магистральная линия 203 сети может быть, например, аппаратной линией связи, изготовленной из кабеля витой пары, экранированного коаксиального кабеля или волоконно-оптического кабеля, или может быть по меньшей мере частично беспроводной. Распределенная система 201 управления может также содержать процессор 205, который соединен с возможностью обмена данными с оборудованием установки, расположенным на месте промышленной установки или в удаленных местах, через магистральную линию 203 сети. Подразумевается, что с магистральной линией 203 сети может быть функционально связано любое количество машин. Часть машин может быть аппаратно подключена к магистральной линии 203 сети, а другая часть машин может быть соединена с магистральной линией 203 сети через беспроводную базовую станцию 207, которая связана с возможностью обмена данными с распределенной системой 201 управления. Беспроводная базовая станция 207 может использоваться для увеличения эффективной дальности связи распределенной системы 201 управления, например, с оборудованием или датчиками, расположенными удаленно от промышленной установки, но соединенными с одной или более системами в пределах промышленной установки.

Распределенная система 201 управления может быть сконфигурирована для приема и отображения рабочих параметров, относящихся к множеству единиц оборудования, и формирования сигналов автоматического управления и приема входных сигналов ручного управления для управления работой оборудования промышленной установки. В данном примере выполнения настоящего изобретения распределенная система 201 управления может содержать сегмент программного кода, сконфигурированный для управления процессором 205 для анализа данных, принятых распределенной системой 201 управления, и позволяющий осуществлять в режиме онлайн контроль и диагностику машин промышленной установки. Данные могут быть собраны от каждой машины, включая газовые турбины, центробежные компрессоры, насосы и двигатели, соответствующие датчики технологического процесса и локальные датчики окружающей среды, включая, например, датчики вибрации, сейсмические и температурные датчики, датчики давления, тока, напряжения, датчики температуры окружающей среды и датчики влажности окружающей среды. Данные могут быть предварительно обработаны локальным модулем диагностики или удаленным модулем ввода/вывода или могут быть переданы в распределенную систему 201 управления в необработанном виде.

Локальная система 213 контроля и диагностики (LMDS, local monitoring and diagnostic system) 213 может представлять собой отдельное дополнительное аппаратное устройство, например персональный компьютер (PC), который осуществляет связь с распределенной системой 201 управления и другими системами 209 управления и источниками данных через магистральную линию 203 сети. Локальная система 213 контроля и диагностики может быть также выполнена в виде сегмента программы, исполняемой в распределенной системе 201 управления и/или одной или более других системах 209 управления. Соответственно, локальная система 213 контроля и диагностики может работать в распределенной конфигурации, так что часть сегмента программы выполняется в нескольких процессорах одновременно. При этом локальная система 213 контроля и диагностики может быть полностью интегрирована в работу распределенной системы 201 управления и других систем 209 управления. Локальная система 213 контроля и диагностики анализирует данные, принятые распределенной системой 201 управления, источниками данных и другими системами 209 управления, для определения исправности машин и/или технологического процесса, в котором применяются эти машины, с глобальной точки зрения промышленной установки. В данном варианте настоящего изобретения сетевая архитектура 100 содержит серверный компьютер 202 и одну или более клиентских систем 203. Серверный компьютер 202 также содержит сервер 206 базы данных, сервер 208 приложений, веб-сервер 210, сервер 212 факса, сервер 214 директорий и почтовый сервер 216. Каждый из серверов 206, 208, 210, 212, 214 и 216 может быть выполнен в виде программного обеспечения, исполняемого на серверном компьютере 202, или любая комбинация серверов 206, 208, 210, 212, 214 и 216 может быть реализована отдельно или в комбинации на отдельных серверных компьютерах, объединенных в локальную сеть (LAN, local area network) (не показана). Блок 220 хранения данных соединен с серверным компьютером 202. Кроме того, рабочая станция 222, такая как рабочая станция системного администратора, рабочая станция пользователя и/или рабочая станция диспетчера, соединена с магистральной линией 203 сети. Альтернативно, рабочие станции 222 соединены с магистральной линией сети 203 с использованием линии 226 связи сети Интернет или посредством беспроводного соединения, например, через беспроводную базовую станцию 207.

Каждая рабочая станция 222 может быть персональным компьютером, имеющим веб-браузер. Хотя функции, выполняемые в рабочих станциях, как правило, показаны как выполняемые в соответствующих рабочих станциях 222, такие функции могут быть выполнены в одном из многих персональных компьютеров, соединенных с магистральной линией 203 сети. Рабочие станции 222 показаны связанными с отдельными функциями только для облегчения понимания различных типов функций, которые могут выполняться пользователями, имеющими доступ к магистральной линии 203 сети.

Серверный компьютер 202 выполнен с возможностью связи с различными пользователями, включая работников 228 и третьих лиц, например провайдеров 230 услуг. В данном варианте выполнения настоящего изобретения связь показана осуществленной с использованием сети Интернет, однако в других вариантах выполнения настоящего изобретения может быть использован любой другой тип связи на основе глобальной сети (WAN, wide area network), то есть системы и процессы не ограничены их реализацией с использованием сети Интернет.

В данном варианте выполнения настоящего изобретения любой авторизованный пользователь, имеющий рабочую станцию 232, может осуществлять доступ к локальной системе 213 контроля и диагностики. По меньшей мере одна из клиентских систем может содержать рабочую станцию 234 менеджера, расположенную в удаленном местоположении. Рабочие станции 222 могут быть реализованы в персональных компьютерах, имеющих веб-браузер. Кроме того, рабочие станции 222 выполнены с возможностью связи с серверным компьютером 202. Кроме того, сервер 212 факса связан с удаленными клиентскими системами, включая клиентскую систему 236, с использованием телефонной линии связи (не показана). Кроме того, сервер 212 факса выполнен с возможностью связи с другими клиентскими системами 228, 230 и 234.

Инструменты компьютерного моделирования и анализа локальной системы 213 контроля и диагностики, как более подробно описано ниже, могут храниться на сервере 202 и могут быть доступны запрашивающей стороне в любой из клиентских систем 204. В одном варианте выполнения настоящего изобретения клиентские системы 204 представляют собой компьютеры, содержащие веб-браузер, например серверный компьютер 202 может быть доступен для клиентских систем 204 с использованием сети Интернет. Клиентские системы 204 связаны с сетью Интернет через множество интерфейсов, включая сеть, такую как локальная сеть (LAN) или глобальная сеть (WAN), коммутируемые соединения, кабельные модемы и специализированные высокоскоростные линии цифровой сети связи с комплексными услугами (ISDN, Integrated Services Digital Network). Клиентские системы 204 могут быть любым устройством, способным подключаться к сети Интернет, включая сетевой телефон, персональный цифровой помощник (PDA, personal digital assistant) или другое подсоединяемое сетевое оборудование. Сервер 206 базы данных связан с базой 240 данных, содержащей информацию о промышленной установке 10, как более подробно описано ниже. В одном варианте выполнения настоящего изобретения централизованная база 240 данных хранится на серверном компьютере 202, и доступ к ней может быть получен потенциальными пользователями через одну из клиентских систем 204 путем регистрации в серверном компьютере 202. В альтернативном варианте выполнения настоящего изобретения база 240 данных хранится удаленно от серверного компьютера 202 и может быть нецентрализованной.

Другие системы промышленной установки могут поставлять данные, которые доступны серверному компьютеру 202 и/или клиентской системе 204 посредством независимых соединений к магистральной линии 203 сети. Сервер 242 интерактивного электронного технического справочника запрашивает данные о машине, относящиеся к конфигурации каждой машины. Такие данные могут включать эксплуатационные возможности, такие как характеристики насоса, номинальная мощность двигателя, класс изоляции и размер рамы, конструктивные параметры, такие как размеры, число стержней ротора или лопаток рабочего колеса и история технического обслуживания машин, например, изменения при эксплуатации машины, реальные измерения и измерения после окончания регулировки, а также выполненные на машине ремонтные работы, которые не возвратили машину в первоначальное проектное состояние.

Портативное устройство 244 контроля вибрации может периодически подключаться к локальной сети непосредственно или через компьютерный порт ввода, такой как порты рабочих станций 222 или клиентских систем 204. Как правило, данные о вибрации собирают по определенному маршруту, периодически собирая данные от машин заранее заданного списка, например, ежемесячно или с другой периодичностью. Данные о вибрации могут также собираться одновременно с поиском неисправностей, обслуживанием и вводом в эксплуатацию. Кроме того, данные о вибрации могут собираться непрерывно в реальном времени или почти в реальном времени. Такие данные могут обеспечить новый базовый уровень для алгоритмов локальной системы 213 контроля и диагностики. Данные технологического процесса могут также собираться на основе маршрута или во время поиска неисправностей, обслуживания и ввода в эксплуатацию. Кроме того, некоторые данные технологического процесса могут собираться непрерывно в реальном времени или почти в реальном времени. Возможно, некоторые параметры технологического процесса не удается измерять непрерывно; тогда можно использовать портативное устройство 245 для сбора данных о параметрах технологического процесса, которые могут быть загружены в распределенную систему 201 управления через рабочую станцию 222 так, чтобы они были доступны для локальной системы 213 контроля и диагностики. Другие данные о параметрах технологического процесса, например данные анализаторов состава технологической текучей среды и данные анализаторов загрязняющих выбросов, могут подаваться в распределенную систему 201 управления через множество устройств 246 контроля, работающих в режиме онлайн.

Контроль электроэнергии, подаваемой в различные машины или генерируемой генераторами промышленной установки, может осуществляться с помощью реле 248 защиты двигателя, связанного с каждой машиной. Как правило, такие реле 248 расположены удаленно от контролируемого оборудования в центре управления двигателем (MCC, motor control center) или в распределительном устройстве 250, обеспечивающем питание машины. В дополнение к защитному реле 248 распределительное устройство 250 может также содержать систему диспетчерского управления и сбора данных (SCADA, supervisory control and data acquisition system), которая предоставляет системе LMDS 213 параметры электропитания или оборудования системы энергоснабжения (не показано), расположенного на промышленной установке, например, на электрораспределительной подстанции, или параметры удаленных выключателей линий передачи и параметры линий.

На фиг. 3 схематично иллюстрируется пример набора 280 правил, который может использоваться в системе 213 LMDS (показанной на фиг. 1). Набор 280 правил может представлять собой комбинацию одного или более устанавливаемых пользователем правил и ряда свойств, которые определяют применение и состояние устанавливаемых пользователем правил. Правила и свойства могут быть объединены и сохранены в формате строки XML (extensible Markup Language, расширяемый язык разметки), которая может быть зашифрована на основе 25-знакового алфавитно-цифрового ключа, если она хранится в файле. Набор 280 правил представляет собой модульную ячейку знаний, которая содержит один или более входов 282 и один или более выходов 284. Входы 282 могут быть программными портами, которые направляют данные из конкретных мест локальной системы 213 контроля и диагностики в набор 280 правил. Например, входные данные от наружного датчика вибрации насоса могут быть переданы в аппаратный входной терминал в распределенной системе 201 управления. Распределенная система 201 управления может оцифровывать сигнал в этом терминале, чтобы принять этот сигнал. Затем сигнал может быть обработан и сохранен в некоторой области памяти, доступной и/или интегрированной в распределенной системе 201 управления. Первый вход 286 набора правил 280 может отображаться в эту область памяти так, что содержимое отделов памяти доступно набору 280 правил в качестве входа. Аналогично, выход 288 может отображаться в другую область памяти, доступную для распределенной системы 201 управления, или в другую память, так чтобы эта область памяти содержала выходные данные 288 набора 280 правил.

В данном примере выполнения настоящего изобретения набор 280 правил содержит одно или более правил, относящихся к контролю и диагностике определенных проблем, связанных с оборудованием, работающим на промышленной установке, например, на установке для повторного закачивания газа, установке по сжижению природного газа (LNG, Liquified Natural Gas), электростанции, нефтеперерабатывающей установке и установке по химической обработке. Хотя набор 280 правил описан с точки зрения его использования на промышленной установке, этот набор 280 правил может быть подходящим образом составлен для охвата любого знания и может использоваться для принятия решений в любой области. Например, набор 280 правил может содержать знания, имеющие отношение к экономической деятельности, финансовой деятельности, погодным явлениям и процессам проектирования. Набор 280 правил может затем использоваться для решения проблем в этих областях. Набор 280 правил содержит знания из одного или более источников, так что это знание передается в любую систему, где применяется набор 280 правил. Знание оформлено в виде правил, которые связывают выходы 284 с входами 282, так что конкретизация входов 282 и выходов 284 позволяет применить набор 280 правил к локальной системе 213 контроля и диагностики. Набор 280 правил может содержать только те правила, которые специфичны для конкретного объекта промышленной установки, и может быть направлен на решение только одной возможной проблемы, связанной с этим конкретным объектом промышленной установки. Например, набор 280 правил может содержать только те правила, которые применимы к двигателю или к комбинации двигатель/насос. Набор 280 правил может содержать только те правила, которые определяют исправность комбинации двигатель/насос с использованием данных о вибрации. Набор 280 правил может также содержать правила, которые определяют исправность комбинации двигатель/насос с использованием комплекта диагностических средств, который в дополнение к средствам анализа вибрации содержит, например, средства вычисления рабочих характеристик и/или средства вычисления финансовых характеристик для комбинации двигатель/насос.

Во время работы набор 280 правил создается в программных средствах разработки, которые запрашивают у пользователя связи между входами 282 и выходами 284. Входы 282 могут принимать данные, представляющие, например, цифровые сигналы, аналоговые сигналы, колебательные сигналы, обработанные сигналы, вводимые вручную, и/или конфигурационные параметры и выходные данные из других наборов правил. Правила в пределах набора 280 правил могут включать логические правила, численные алгоритмы, использование методов обработки сигналов и колебательных сигналов, экспертную систему и алгоритмы искусственного интеллекта, статистические инструменты и любое другое выражение, которое позволяет связать выходы 284 с входами 282. Выходы 284 могут отображаться на соответствующие области памяти, которые зарезервированы и сконфигурированы для приема данных каждого выхода 284. Локальная система 213 контроля и диагностики и распределенная система 201 управления могут затем использовать эти области памяти для обеспечения любой функции контроля и/или управления, для выполнения которых могут быть запрограммированы локальная система 213 контроля и диагностики и распределенная система 201 управления. Правила в наборе 280 правил работают независимо от локальной системы 213 контроля и диагностики и распределенной системы 201 управления, хотя могут иметься входы 282 к набору 280 правил и выходы 284 из набора 280 правил напрямую или опосредованно через промежуточные устройства.

Во время создания набора 280 правил, эксперт в данной области техники раскрывает знание в отношении конкретного объекта с использованием средств разработки путем программирования одного или более правил. Правила создают путем формирования выражений связи между выходами 284 и входами 282, так что кодирование правил не требуется. Операнды могут быть выбраны из библиотеки операндов с использованием графических методов, например с использованием техники «перетаскивания» (drag-and-drop) в графическом интерфейсе пользователя, встроенном в средство разработки. Графическое представление операнда может быть выбрано из области библиотеки на экранном дисплее (не показан) и посредством «перетаскивания» помещено в область создания правила. Связи между входом 282 и операндами представлены в виде логического дисплея, и пользователь запрашивается о значениях, таких как константы, когда это необходимо в зависимости от определенных операндов и некоторых определенных входов 282, которые выбраны. Создают столько правил, сколько необходимо, чтобы охватить знание эксперта. Соответственно набор 280 правил может содержать робастный набор правил для диагностики и/или контроля или относительно менее робастный набор правил для диагностики и/или контроля в зависимости от требований клиента и уровня техники в конкретной области набора 280 правил. Средство разработки предоставляет ресурсы для проверки набора 280 правил во время разработки с обеспечением того, чтобы различные комбинации и значения на входах 282 давали ожидаемые значения на выходах 284. Чтобы защитить знания или интеллектуальную собственность, собранные в наборе 280 правил, может использоваться код шифрования разработчика для блокировки изменения набора 280 правил другими лицами, кроме тех, кто обладает ключом шифрования. Например, создатель набора 280 правил может сохранить ключ шифрования для разблокирования использования конечными пользователями набора 280 правил или может продать ключ шифрования или лицензию на его использование на определенный период времени конечному пользователю или третьим лицам, которые могут затем предоставлять услуги конечным пользователям.

После разработки набор 280 правил может перейти в режим распределения, в котором набор 280 правил преобразован в пригодную для передачи форму, например файл XML (Extensible Markup Language, расширяемый язык разметки), который может быть передан пользователю посредством электронной почты, компакт-диска, линии связи с сайтом в сети Интернет или любого другого средства для передачи машиночитаемого файла. Набор 280 правил может быть зашифрован дистрибутивным кодом шифрования, который может предотвратить использование набора 280 правил, если конечный пользователь не авторизован создателем набора, например, путем покупки дистрибутивного ключа шифрования. Набор 280 правил может приниматься конечным пользователем с помощью любого средства, через которое может быть передан машиночитаемый файл. Администратор набора правил, который может быть программной платформой, формирующей часть системы LMDS 213, может принять дистрибутивную форму набора 280 правил и преобразовать ее в формат, пригодный для использования системой LMDS 213. Графический интерфейс пользователя позволяет конечному пользователю манипулировать одним или более наборами 280 правил как объектами. Набор 280 правил может применяться так, чтобы входы 282 и соответствующие области в памяти отображались правильно, и выходы 284 и их соответствующие области в памяти отображались правильно. При первоначальном применении набор 280 правил может быть помещен в пробный режим, в котором набор 280 правил работает так, как был создан, за исключением того, что уведомления об аномальном поведении, которое может быть обнаружено набором 280 правил, не распределяются или распределяются на ограниченной основе. Во время пробного режима может выполняться сертификация качества, чтобы гарантировать, что набор 280 правил работает правильно в рабочей среде. Когда сертификация качества закончена, набор 280 правил может быть введен в эксплуатацию, при этом набор 280 правил работает в системе LMDS 213 с полными функциональными возможностями правил в наборе 280 правил. В другой форме осуществления изобретения набор 280 правил включает жизненный цикл только с двумя режимами: пробным режимом и режимом реального времени. В пробном режиме правила работают обычным образом за исключением того, что нет никаких генерируемых событий или посылаемых уведомлений, а режим реального времени по существу аналогичен вводу в эксплуатацию.

В примере осуществления изобретения наборы правил могут включать одно или более из следующего:

Наборы правил готовности газовой турбины:

1. Температура межколесного пространства

2. Проверка температуры отработанных газов

3. Разброс температуры отработанных газов

4. Устройство локализации неисправностей камеры сгорания

5. Переход в режим с низким сухим выбросом NO_x (Dry Low NO_x, DLN)

6. Контроль детектора пламени

7. Температура смазочного масла

8. Входной фильтр

9. Степень повышения давления компрессором

10. Правило для обнаружения проблем передатчика IBV/IGV/IBH/GCV/FPG

Наборы правил для рабочих характеристик газовой турбины:

1. Коэффициент полезного действия осевого компрессора

2. Расход осевого компрессора

3. Ухудшение выходной мощности

4. Ухудшение удельного расхода тепла

5. Потребление топлива при частичной нагрузке Наборы правил готовности центробежного компрессора:

Наборы правил готовности первичной системы газонепроницаемого уплотнения:

1. Грязь в газовых фильтрах

2. Неправильная работа PDV (DE)

3. Неправильная работа PDV (NDE)

4. Неправильная работа PDV вторичного уплотнения

5. Неправильная работа PV третичного уплотнения

6. Неисправность уплотнения Ampliflow

7. Локальная утечка вокруг панели

8. Неисправность нагревателя

Наборы правил готовности картриджей сухого газонепроницаемого уплотнения:

9. Неисправность коагулятора

10. Повреждение DE картриджа первичного уплотнения

11. Повреждение NDE картриджа первичного уплотнения

12. Повреждение DE картриджа вторичного уплотнения

13. Повреждение NDE картриджа вторичного уплотнения

14. Конденсация углеводорода

15. Блокирование выхода газа через вторичный воздушный клапан

16. Застревание первичного уплотнения при открытом DE

17. Застревание первичного уплотнения при открытом NDE

18. Увеличенный зазор DE концевого уплотнения

19. Увеличенный зазор NDE концевого уплотнения

20. Застревание вторичного уплотнения при открытом DE

21. Застревание вторичного уплотнения при открытом NDE Первичная система вентиляции

22. Низкое давление в раструбе

23. Высокое давление в раструбе Готовность системы разделительного газа

24. Неисправность третичного уплотнения (миграция масла) Система подачи азота

25. Неисправность системы подачи азота

Наборы правил для рабочих характеристик центробежного компрессора:

1. Фактические рабочие характеристики

2. Ожидаемые рабочие характеристики

3. Предупреждение о понижении коэффициента полезного действия

4. Допустимая ошибка коэффициента напора

5. Допустимая ошибка коэффициента расхода

6. Состояние всасывания

В одной форме осуществления изобретения набор правил для температуры межколесного пространства сконфигурирован для вычисления ожидаемой температуры межколесного пространства с учетом условий эксплуатации газотурбинного двигателя. Преимуществом набора правил для температуры межколесного пространства является прогнозируемый и адаптируемый порог, который связывает различные компоненты газовой турбины GT и рабочие характеристики компрессора, чтобы предсказывать верхние и нижние границы ожидаемой температуры межколесного пространства.

Набор правил для угла закрутки камеры сгорания сконфигурирован для оценки угла между измеряемой характерной температурой отработанных газов при переменных нагрузках и местоположением источника - камеры сгорания, чтобы определить местоположение, вероятно, неисправной камеры сгорания.

Набор правил для разброса температуры отработанных газов сконфигурирован для правильного определения горячих/холодных точек на графике температуры отработанных газов в каждом режиме сгорания при переменных нагрузках и определения аномалии температуры отработанных газов с помощью заранее заданного порога для точного определения аномалии разброса и его связи с режимом сгорания и нагрузкой.

Набор правил для контроля детектора пламени вторичной зоны сконфигурирован для предсказания неисправности детектора пламени на основе контроля аналогового и цифрового сигналов, чтобы избежать аварийных остановок из-за неисправных датчиков.

Набор правил для коэффициента полезного действия осевого компрессора сконфигурирован для вычисления в режиме онлайн коэффициента полезного действия осевого компрессора в условиях установившегося режима и для контроля его ухудшения с течением времени.

Набор правил для эффективности потока через осевой компрессор сконфигурирован для вычисления в режиме онлайн эффективности потока через осевой компрессор, скорректированного в соответствии с условиями Международной организации по стандартизации (International Standardization Organization, ISO) и 100%-ной скоростью вращения, и для контроля его ухудшения с течением времени.

Набор правил ухудшения выходной мощности газовой турбины сконфигурирован для вычисления фактической выходной мощности, скорректированной в соответствии с условиями ISO и 100%-ной скоростью вращения, которая сравнивается с начальным опорным значением с использованием карт рабочих характеристик газотурбинного двигателя, чтобы избежать уменьшения выходной мощности.

Набор правил ухудшения удельного расхода тепла сконфигурирован для вычисления фактического удельного расхода тепла, скорректированного в соответствии с условиями ISO и 100%-ной скоростью вращения, которая сравнивается с начальным опорным значением с использованием карт рабочих характеристик газотурбинного двигателя, чтобы избежать чрезмерного удельного расхода тепла.

На фиг. 4 показана схема потоков данных системы LMDS 213 в соответствии с примером осуществления данного изобретения. В примере осуществления изобретения система LMDS 213 содержит множество модулей. Первый модуль 402 готовности и диагностики сконфигурирован для приема данных предыстории и данных, поступающих почти в реальном времени, и выполнения анализа данных в реальном времени с использованием, например, не ограничиваясь этим, управления предупреждениями, правил диагностики/предсказания, анализа готовности/надежности и поиска неисправностей. Модуль 404 рабочих характеристик сконфигурирован для приема данных предыстории и данных, поступающих почти в реальном времени, и осуществления контроля рабочих характеристик, выполнимости оптимизации рабочих характеристик и работоспособности, оптимизации рабочих характеристик установки и статистических данных/сравнения для парка установок. Система LMDS 213 содержит также модуль 406 поддержки эксплуатации, сконфигурированный для обеспечения операций удаленной настройки сухого низкого выброса (Dry Low Emissions, DLE) и сухого низкого выброса NO_x (DLN), удаленного поиска неисправностей, например, из центра парка установок, такого как удаленный центр 102 контроля и диагностики, контроля предсказуемых выбросов (Predictive Emissions Monitoring System, PEMS), проверки наличия инвентаризационной описи и готовности завода. Система LMDS 213 содержит также модуль 408 предыстории работы машины, который обеспечивает отслеживание проектной и фактической спецификации материалов для выбранных компонентов на месте установки. Модуль 408 предыстории работы машины также сконфигурирован для обеспечения отслеживания заказов, выполнения заказов, отслеживания обучающих материалов, отслеживания частей для ремонта и замены и отчетов инженера по обслуживанию в процессе эксплуатации (Field Service Engineer, FSE). Система LMDS 213 содержит также модуль 410 планирования технического обслуживания, который сконфигурирован для поддерживания графика стратегии технического обслуживания, оптимизации технического обслуживания и применимых извещений о преднамеренных изменениях (Notice of Intended Changes, NIC), бюллетеней по техническому обслуживанию (Service Bulletins, SB), а также преобразований, изменений и улучшений (Conversions, Modifications & Uprates, CM&U).

На фиг. 5 показана блок-схема способа 500 контроля состояния и рабочих характеристик компонентов из парка компонентов, которые могут контролироваться из системы LMDS 213 или удаленного центра 102 контроля и диагностики. В примере осуществления изобретения способ 500 выполняют с использованием одного или более наборов правил, которые могут выполняться последовательно друг за другом, параллельно или посредством комбинации последовательного и параллельного выполнения. Во время каждого выполнения наборов правил, эти наборы правил принимают 502 множество входных данных с использованием входов 286, сконфигурированных для использования в каждом наборе правил. Входные данные могут быть получены прямо от датчика, системы 201 DCS, панели управления датчиком, системы сбора данных или сервера архивных данных или другой базы данных. Входные данные могут представлять данные предыстории, данные, поступающие почти в реальном времени, или их комбинации, на основе программирования каждого набора правил. Проверяют 504, находятся ли входные данные в пределах заранее заданных границ, и, если нет, формируют 506 уведомление, чтобы предупредить операторов о большом изменении одного или более параметров технологического процесса. Если входные принятые данные находятся в пределах заранее заданных границ, то определяют 508 вычисленные рабочие характеристики с использованием принятых входных данных и определяют 510 ожидаемые рабочие характеристики. Рассчитывают 512 фактические рабочие характеристики и рассчитывают 514 ожидаемые рабочие характеристики, а также сравнивают 516 фактические рабочие характеристики и ожидаемые рабочие характеристики для формирования отклонения рабочих характеристик. Если отклонение рабочих характеристик больше заранее заданного допустимого отклонения 518, то пользователя, связанного с компонентом или системой, имеющей отклонение рабочих характеристик, которое больше заранее заданного допустимого отклонения, предупреждают 520 об этом состоянии. Используя вычисленные ожидаемые рабочие характеристики, вычисляют 522 предсказываемый рабочий диапазон и отображают 524 его на вычисленные фактические рабочие характеристики.

На фиг. 6 показана структурная схема системы LMDS 213, связанной с местом 104 установки и удаленным центром 102 контроля и диагностики. Для ясности в примере осуществления изобретения показана одна линия 602 машин. Однако может использоваться любое число машин, компонентов, линий и систем. Необработанные данные 604 и 606 датчиков передаются в удаленную систему 608 контроля и диагностики и в одну или более локальных панелей 610 управления блоком.

В примере осуществления изобретения система LMDS 213 содержит сервер 612 предприятия, который является решением визуализации и управления на основе технологии клиент/сервер, обеспечивающим визуализацию работы установки, выполнение диспетчерской автоматизации и доставку достоверной информации для аналитических приложений более высокого уровня. Сервер 612 предприятия содержит графический процессор, выполняет динамическую временную обработку и имеет дополнительную опцию цифрового графического воспроизведения (Digital Graphical Replay, DGR), что позволяет операторам точно контролировать и управлять средой, оборудованием и ресурсами установки.

Сервер 612 предприятия управляет технологией визуального представления в реальном времени, чтобы обеспечить возможность управления некоторыми частями предприятия, всей установкой или парком установок из удаленного центра 102 контроля и диагностики. Сервер 612 предприятия обеспечивает также добавочное записывающее устройство цифрового графического воспроизведения (DGR, digital graphical replay), которое позволяет выбирать предыдущие события для графического анализа событий, которые произошли в прошлом.

Коллектор 614 OPC является независимым клиентом для доступа к данным (Data Access, DA) и доступа к данным XML (XML DA), который собирает данные OPC от любого сервера DA или XML DA, такого как, не ограничиваясь этим, удаленная система 608 контроля и диагностики. Коллектор OPC 614 действует совместно с другими совместимыми с OPC продуктами, чтобы обрабатывать собранные данные OPC, накапливать, анализировать или передавать их в базу данных, файл или модули обмена.

Коллектор OPC 614 является ключевым компонентом для задач по сбору производственных данных (Production Data Acquisition, PDA) или по управлению данными, который обеспечивает относительно простую конфигурацию данных для архивного, временного хранения или обработки.

Система 616 динамической визуализации (Dynamic Visualization System, DVS) содержит систему 618 определения тенденции, которая обеспечивает визуализацию работы установки путем определения тенденций изменения данных установки для анализа и сравнения рабочих характеристик установки. Пользователи могут выбирать любую метку установки из структурированной системы, специфической для установки, или графически выбирать ее из эмулируемых экранных дисплеев системы DCS для отслеживания тенденции изменения данных с окном периода времени, например, от одного часа до одного года, от данного момента времени или любой точно установленной даты в прошлом. Система DVS содержит также систему 620 наблюдения, которая обеспечивает отображение любых конкретных экранов интерфейса HMI (например, экрана системы SCADA, DCS) и снабжение их данными в реальном масштабе времени. Система наблюдения позволяет выбирать начальное время из календаря для воспроизведения работы установки в прошлом в реальном времени в ускоренном или замедленном режиме. Кроме того, система 620 наблюдения способна собирать все предупреждения и события установки и архивировать их в базе данных SQL, которая используется для замены принтеров, регистрирующих предупреждения и события, при этом устраняются проблемы долгосрочных расходов и надежности, связанные с аппаратными средствами принтеров и их расходными материалами. Кроме того, когда система 620 наблюдения воспроизводит событие установки за выбранный период времени, она предоставляет полный подробный вид работы установки в реальном масштабе времени, включая реакцию технологического процесса установки, формирование предупреждения и действия оператора.

Система DVS 616 содержит систему 622 выдачи предупреждения, которая обеспечивает аппаратные и программные средства для сбора всех предупреждений и событий установки в реальном времени и архивирование их в базе 624 данных SQL по последовательной линии передачи данных или сети, которая также используется для замены принтеров, регистрирующих предупреждения и события, при этом устраняются проблемы долгосрочных расходов и надежности, связанные с аппаратными средствами принтеров и их расходными материалами. Кроме того, система 622 выдачи предупреждения интегрирует предупреждения и события установки в системе 618 определения тенденции, системе 620 наблюдения, системе 622 выдачи предупреждения и других модулях, которые обеспечивают полный подробный вид работы установки в реальном масштабе времени, включая реакцию технологического процесса установки, формирование предупреждения и действия оператора.

Система 626 рабочих характеристик является диспетчерской системой контроля рабочих характеристик в реальном времени, которая графически отображает все ключевые показатели эффективности (KPI) для персонала установки для контроля рабочих характеристик установки, использования предприятий и обеспечения энергоэффективности в режиме онлайн в реальном времени. Система рабочих характеристик обеспечивает определение зон, которые могут работать более эффективно, и оптимизацию всего технологического процесса. Эта диспетчерская система контроля рабочих характеристик в реальном времени обеспечивает понимание возможностей технологического процесса, коэффициента полезного действия и коэффициента использования. Система рабочих характеристик обеспечивает также анализ и предупреждения, когда рабочие характеристики установки или системы отклоняются от ее статистического курса.

На фиг. 7 показан снимок экрана с видом 700 уровня 1, который может наблюдаться с помощью системы LMDS 213 или удаленной системы 608 контроля и диагностики с использованием сетевого соединения. Этот снимок экрана отображает сводку состояния для всех производственных линий или линий машин, соединенных на каждом месте, которые могут выбираться с использованием окна 702 дерева объектов. Ключевые показатели эффективности (KPI) основного производства, такие как ход работ, следующая запланированная остановка, а также быстрые "текущие" диаграммы готовности потока выходных данных и вычисления надежности отображаются в окне 704 быстрого просмотра состояния. Цвета производственных линий на мнемонической схеме 706 в окне 707 анализа показывают самую серьезную ситуацию предупреждения, имеющуюся в каждом блоке, при этом красный цвет используется для предупреждения высокого уровня или критического предупреждения, означающего остановку или неудачный запуск, оранжевый - для предупреждения среднего уровня, желтый - для предупреждения низкого уровня, а зеленый - для указания на исправную работу. Предупреждения и события регистрируются в окне 708 предупреждений и событий.

На фиг. 8 показан снимок экрана с видом 800 уровня 2, который может наблюдаться после выбора вкладки 802 контроля из вида 700 уровня 1 (показанного на фиг. 7). Вкладка 802 контроля предоставляет вид производственной линии уровня 2 интерфейса HMI, содержащий список текущих ключевых показателей эффективности (KPI) рабочих характеристик для линии 803 машин, включающей газовую турбину 804 и компрессор 806. Состояние линии 803 машин иллюстрирует цветной дисплей, а также список показателей KPI. На экране имеется много зон, где пользователь может переходить к более подробной информации. Например, щелчок на газовой турбине 804 предоставляет вид машины на уровне 3.

На фиг. 9 показан снимок экрана с видом 900 уровня 3, который может наблюдаться после выбора вкладки 902 рабочих характеристик из вида 700 уровня 1 (показанного на фиг. 7) или вида 800 уровня 2 (показанного на фиг. 8). Все показатели KPI, перечисленные на виде 900 уровня 3, относятся только к газовой турбине 804. Имеется также отдельный вид уровня 3 (не показан) для каждого компрессора и каждого другого контролируемого компонента. Отсюда пользователь может использовать любое число гиперссылок для перехода к более подробной информации о различных датчиках и измерениях. Показатели KPI рабочих характеристик отображаются в окне 904 термодинамических характеристик на вкладке 902 рабочих характеристик. Эти показатели KPI включают термодинамические рабочие характеристики для турбины и компрессора. Для компрессора они содержат, например, расход и скорость вращения. Пользователи могут выбирать отдельный показатель KPI для более глубокого анализа, который включает вид термодинамических измерений рабочих характеристик в реальном времени или раз в минуту, например, измерений политропного коэффициента полезного действия в пределах рабочего диапазона центробежного компрессора. Щелчок по вибрации демонстрирует уровень 4 или вид компонента.

На фиг. 10 показан снимок экрана с видом 1000 уровня 4, изображающим результаты измерений вибрации в соответствии с примером осуществления данного изобретения. Отсюда пользователь может переходить к более подробной информации, включающей сейсмические, осевые или радиальные значения датчиков вибраций.

Вкладка анализа при использовании с окном доступного для поиска KPI позволяет усовершенствованным средствам построения графиков осуществлять экспертный анализ и поиск неисправностей. Пользователи могут находить конкретные показатели KPI, видеть тенденции на основе множества показателей KPI на одной схеме или на расположенных рядом схемах, настраивать период времени для анализа данных и использовать скользящий указатель для изменения масштаба изображения в определенных периодах времени. Когда пользователь удовлетворен анализом, он может добавить комментарии, сохранить анализ в формате PDF, чтобы послать клиенту или коллеге для обсуждения, и сохранить результаты анализа как избранные для быстрого обращения к ним в любое время в будущем.

Используемый здесь термин «процессор» относится к центральным процессорам, микропроцессорам, микроконтроллерам, схемам с сокращенным набором команд (RISC, reduced instruction set circuit), прикладным специализированным интегральным схемам (ASIC, application specific integrated circuit), логическим схемам и любой другой схеме или процессору, способному выполнять описанные выше функции.

В контексте настоящего описания термины «программное обеспечение» и «встроенное программное обеспечение» являются взаимозаменяемыми и включают любую компьютерную программу, записанную в памяти для ее исполнения процессором 205, включая оперативную память (RAM, random access memory), постоянную память (ROM, read-only memory), стираемую программируемую постоянную память (EPROM, erasable programmable read-only memory), электрически программируемую постоянную память (EEPROM, electrically erasable programmable read-only-memory) и энергонезависимую оперативную память (NVRAM, non-volatile random access memory). Указанные типы памяти даны только для примера и, таким образом, не ограничивают типы памяти, используемой для хранения компьютерной программы.

Как понятно из предшествующего описания, представленные варианты выполнения настоящего изобретения могут быть реализованы с использованием компьютерного программирования или инженерной разработки, включая программное обеспечение, встроенное программное обеспечение, аппаратное обеспечение или любую комбинацию или подмножество перечисленного, при этом технический результат достигается для выбираемых услуг локального или удаленного контроля и диагностики от поставщика оборудования, производителя OEM или поставщика услуг. Центр, где осуществляются услуги удаленного контроля и диагностики, избирательно соединяется с локальной системой контроля и диагностики на месте установки. Удаленный центр услуг контроля и диагностики может осуществлять связь с локальной системой контроля и диагностики, когда имеются разрешения загрузить программные модули, обновления к модулям, уже выполняющимся в локальной системе контроля и диагностики, или предоставить услуги удаленной диагностики. Любая такая результирующая программа при наличии средств машиночитаемого кода может быть реализована или предоставлена на одном или более считываемых компьютером носителях с обеспечением, таким образом, компьютерного программного продукта, то есть изделия согласно рассмотренным вариантам выполнения настоящего изобретения. Считываемые компьютером носители могут включать, например, не ограничиваясь этим, фиксированный (жесткий) накопитель, дискету, оптический диск, магнитную ленту, полупроводниковую память, такую как постоянное запоминающее устройство (ROM), и/или любую среду передачи/приема, такую как сеть Интернет или другая сеть, или линия связи. Изделие, содержащее компьютерный код, может быть выполнено и/или использовано путем исполнения кода непосредственно из одного носителя, путем копирования кода из одного носителя в другой носитель или посредством передачи кода по сети.

Вышеописанные формы осуществления способа и системы для контроля машин и систем на производственной установке с использованием локальной системы контроля и диагностики обеспечивают рентабельные и надежные средства для контроля машин в парке машин, расположенных в удаленных областях мира, из локальной системы или из удаленной системы парка машин. Более конкретно, описанные здесь способы и системы обеспечивают применение решений производителя OEM в реальном времени для машин, расположенных удаленно от технических средств OEM. Кроме того, вышеописанные способы и системы обеспечивают техническое обслуживание множества сложных наборов правил на основе физики, которые используются в локальной системе контроля и диагностики. В результате описанные здесь способы и системы обеспечивают автоматический контроль и диагностику работы установки или парка установок рентабельным и надежным образом.

В настоящем описании использованы примеры, раскрывающие изобретение, включая предпочтительный вариант его выполнения, и позволяющие любому специалисту в данной области техники реализовать изобретение на практике, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых описанных способов. Объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, очевидные специалистам. Предполагается, что такие другие примеры находятся в пределах сущности изобретения, если в них имеются структурные элементы, которые не отличаются по существу от описанных в формуле изобретения, или если они содержат эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от элементов, описанных в формуле изобретения.

Группа изобретений относится к средствам контроля машин и систем на производственной установке с использованием локальной системы контроля и диагностики. Технический результат – создание средств контроля и диагностики установки. Для этого предложена система, которая содержит базу данных установки, сконфигурированную для хранения наборов правил, включая по меньшей мере одно правило, выраженное как по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки и выражение связи выходных данных реального времени с входными данными реального времени. Система содержит также серверный компьютер, сконфигурированный для приема данных компонента установки от панели управления блоком установки, формирования выходных данных виртуальных датчиков с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель, связанная с компонентом или системой установки, передачи данных компонента установки и сформированных выходных данных виртуальных датчиков в базу данных установки для хранения и в систему визуализации данных для формирования аналитических графиков. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Локальная система контроля и диагностики для установки, включающая:

клиентскую систему, содержащую интерфейс пользователя и браузер;

базу данных установки, сконфигурированную для хранения наборов правил, причем наборы правил включают по меньшей мере одно правило в виде модели компонента или системы установки и/или выражения связи выходных данных, поступающих в реальном масштабе времени, с входными данными, поступающими в реальном масштабе времени, при этом выражение связи касается объекта установки или группы взаимосвязанных объектов, база данных установки также сконфигурирована для приема данных о событиях от системы контроля состояния, связанной с установкой, а система контроля состояния сконфигурирована для анализа данных оборудования установки для оптимизации в реальном времени оборудования и выбранных процессов, контроля состояния и диагностики событий для формирования данных о событиях; и

серверный компьютер, сконфигурированный для соединения с клиентской системой и базой данных, а также сконфигурированный для:

приема данных компонента установки от панели управления блоком установки, связанной с датчиками, расположенными у компонента установки,

формирования выходных данных виртуальных датчиков с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента и выражение связи, связанное с компонентом или системой установки,

передачи данных компонента установки и сформированных выходных данных виртуальных датчиков в базу данных установки для хранения и в систему визуализации данных для формирования аналитических графиков по запросу пользователя клиентской системы,

определения с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и набор правил эмпирической модели, рабочего состояния или состояния рабочих характеристик компонента или системы установки почти в реальном времени, и

вывода выбранной пользователем визуализации, представляющей выбранный компонент или систему установки, причем визуализация включает графики, иллюстрирующие компонент или систему установки, и текстовую информацию, определяющую значения принятых и сформированных данных, относящихся к выбранному компоненту или системе установки.

2. Система по п. 1, в которой упомянутая модель включает по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки.

3. Система по п. 2, в которой серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для приема набора правил, сформированного производителем оборудования (OEM) компонента, связанного с набором правил, или объектом третьего лица.

4. Система по п. 3, также содержащая удаленную систему связи, при этом серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для соединения с центром управления парком установок с использованием удаленной системы связи и для передачи информации, хранящейся в базе данных и относящейся к работе по меньшей мере одного из компонентов или одной из систем установки, в ответ на принятые запросы от эксперта, расположенного удаленно от установки, и приема изменений для одного или более наборов правил на основе переданной информации.

5. Система по п. 2, также содержащая удаленную систему связи, при этом серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для соединения с центром управления парком установок с использованием удаленной системы связи и для передачи информации, хранящейся в базе данных и относящейся к работе по меньшей мере одного из компонентов или одной из систем установки, в ответ на принятые запросы от эксперта, расположенного удаленно от установки, и приема изменений для одного или более наборов правил на основе переданной информации.

6. Система по п. 1, в которой упомянутый серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для приема набора правил, сформированного производителем оборудования (OEM) компонента, связанного с набором правил, или объектом третьего лица.

7. Система по п. 6, также содержащая удаленную систему связи, при этом серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для соединения с центром управления парком установок с использованием удаленной системы связи и для передачи информации, хранящейся в базе данных и относящейся к работе по меньшей мере одного из компонентов или одной из систем установки, в ответ на принятые запросы от эксперта, расположенного удаленно от установки, и приема изменений для одного или более наборов правил на основе переданной информации.

8. Система по п. 1, также содержащая удаленную систему связи, при этом серверный компьютер дополнительно сконфигурирован для соединения с центром управления парком установок с использованием удаленной системы связи и для передачи информации, хранящейся в базе данных и относящейся к работе по меньшей мере одного из компонентов или одной из систем установки, в ответ на принятые запросы от эксперта, расположенного удаленно от установки, и приема изменений для одного или более наборов правил на основе переданной информации.

9. Способ контроля машин и систем на производственной установке с использованием локальной системы контроля и диагностики, включающей базу данных по меньшей мере одного набора правил, включающего по меньшей мере одно правило в виде модели по меньшей мере части машины и/или системы, и/или их комбинации, причем упомянутый способ включает:

прием от датчиков, связанных с локальной системой контроля и диагностики, значений параметров технологического процесса, относящихся к работе по меньшей мере части машины и/или системы на установке;

определение локальной системой контроля и диагностики значений виртуальных датчиков для параметров технологического процесса, относящихся к работе по меньшей мере части машины и/или системы на установке;

применение упомянутого по меньшей мере одного правила к принятым значениям параметров технологического процесса системы и определяемым значениям виртуальных датчиков для формирования значений рабочих характеристик и значений диагностики, относящихся к работе контролируемых машин или системы; и

формирование локальной системой контроля и диагностики многоуровневой визуализации графических представлений контролируемых машин или системы на установке, включая принятые значения параметров технологического процесса и значения виртуальных датчиков, причем каждый уровень визуализации включает более подробное графическое представление, чем предыдущий уровень.

10. Способ по п. 9, в котором модель содержит по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки.

11. Способ по п. 9, также включающий предотвращение осуществления связи локальной системы контроля и диагностики с объектом, расположенным вне места установки.

12. Система контроля и диагностики для парка установок, включающая:

клиентскую систему, связанную с каждой установкой, причем каждая клиентская система содержит интерфейс пользователя и браузер;

базу данных установки, связанную с каждой установкой, при этом каждая база данных установки сконфигурирована для хранения наборов правил, относящихся к компонентам, расположенным на этой установке, причем наборы правил включают по меньшей мере одно правило в виде модели компонента или системы установки и/или выражения связи выходных данных, поступающих в реальном масштабе времени, с входными данными, поступающими в реальном масштабе времени, при этом выражение связи касается объекта установки или группы взаимосвязанных объектов, база данных установки также сконфигурирована для приема данных о событиях от системы контроля состояния, связанной с установкой, а система контроля состояния сконфигурирована для анализа данных оборудования установки для оптимизации в реальном времени оборудования и выбранных процессов, контроля состояния и диагностики событий для формирования данных о событиях;

базу данных парка установок, расположенную удаленно от парка установок и сконфигурированную для приема рабочих характеристик установки и рабочих данных от выбираемого числа установок в парке установок, при этом данные рабочих характеристик и рабочие данные установки включают данные предыстории работы установки и данные установки, поступающие почти в реальном времени; и

серверный компьютер, сконфигурированный для соединения с клиентскими системами и базой данных, а также сконфигурированный для:

приема данных компонента установки от панели управления блоком установки, связанной с датчиками, расположенными у компонента установки,

формирования выходных данных виртуальных датчиков с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель и выражение связи, связанное с компонентом или системой установки,

передачи данных компонента установки и сформированных выходных данных виртуальных датчиков в базу данных установки для хранения и в систему визуализации данных для формирования аналитических графиков по запросу пользователя клиентской системы,

определения с использованием по меньшей мере одного из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и набор правил эмпирической модели, рабочего состояния или состояния рабочих характеристик компонента или системы установки почти в реальном времени, и

вывода выбранной пользователем визуализации, представляющей выбранный компонент или систему установки, причем визуализация включает графики, иллюстрирующие компонент или систему установки, и текстовую информацию, определяющую значения принятых и сформированных данных, касающихся выбранного компонента или системы установки.

13. Система по п. 12, в которой по меньшей мере одно из следующего: модель на основе физики, управляемая данными модель и эмпирическая модель компонента или системы установки содержит собственные данные производителя оборудования компонента или системы установки.

14. Система по п. 13, в которой серверный компьютер сконфигурирован для приема набора правил, сформированного производителем оборудования (OEM) компонента, связанного с набором правил, или объектом третьего лица.

15. Система по п. 12, в которой серверный компьютер сконфигурирован для приема набора правил, сформированного производителем оборудования (OEM) компонента, связанного с набором правил, или объектом третьего лица.