ICS 03.100.50 L85/89 T/WJDGC 团体 标 准 T/WJDGC 0013 —2022 工业系统前置安全检测指南 2022- 12-30发布 2022 - 12-30实施 茂名市机电工程学会 发布 全国团体标准信息平台 T/WJDGC 0013 —2022 I 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本 文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由广东石油化工学院提出并归口。 本文件起草单位：广东石油化工学院、杭州电子科技大学、佛山科学技术学院、海南中清能科技有 限公司、广东省茂名市质量计量监督检测所、广东维尔能源有限公司、茂名华检实验科技有限公司。 本文件主要起草人：朱冠华、文成林、 余伟、刘海平、赵善达、 王焮灏、 王广宁、关鹏、 崔得龙、 彭章明、梁绪树。 全国团体标准信息平台 T/WJDGC 0013 —2022 1 工业系统前置安全检测指南 1 范围 本文件规定了工业系统前置安全检测的 术语和定义 、 前置安全检测要求、 前置安全检测需要 的数据、 前置安全检测的 方法。旨在： ——让工业系统 的用户与制造商在 前置安全检测 领域有共同的概念； ——让用户准备必要的技术特性 数据，用于工业系统前置安全检测 的相关诊断； ——给出实现 工业系统前置安全检测 方法的相关指引 。 本文件适用于所有的 工业系统。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容对通过文件 的规范性引用而构成本文必 不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件； 不注日期的引用文件，其最新版本 （包括所有的修改单） 适用于本文件。 GB/T 22393 -2015 机器状态监测与诊断 一般指南 GB/T 22394.1 -2015 机器状态监测与诊断 数据判读和诊断技术 第1部分 总则 GB/T 20921 机器状态监测与诊断 词汇 IEC 60812-2018 Failure modes and effects analysis (FMEA and FMECA) 3 术语和定义 GB/T 20921 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 工业系统 泛指机器系统，如：工业领域中的电动机、压缩机、泵等机器系统；交通运输领域中的汽车、船舶、高 铁等机器系统。 3.2 微小故障 当机器的一个部件（或组件）劣化或出现可能导致机器失效的异常状态，但异常征兆微小（ 监测参数与 基线数据的偏离程度较小，一般不超过报警界限，有时甚至不超过预警界限）时，机器部件（或组件）所处 的状态。 3.3 显著故障 当机器的一个部件（或组件）劣化或出现可能导致机器失效的反常状态，但反常征兆显著（监测参数与 基线数据的偏离程度较大，一般超过报警界限）时，机器部件（或组件）所处的状态。 3.4 前置安全 系统呈现显著故障（监测参数超过报警界限）前，因微小故障引发的系统安全隐患。一般而言，前置安 全隐患（微小故障）具有监测参数偏离基准程度小，故障特性不明显、易被未知扰动和噪声掩盖等特点。 3.5 前置安全检测 全国团体标准信息平台 T/WJDGC 0013 —2022 2 收集反映机器 状态的信息和相关数据，并为确定机器系统前置安全隐患（微小故障）的性质（种类、状 况、程序）而检验相关症状和症候群。 4 前置安全检测要求 4.1 前置安全检测在工业系统运维中的作用 一般而言 , 无论工业系统故障的规模多大、来势多凶猛 , 这些故障都是从微小故障 (早期故障、初 始故障、初期故障 )开始的。开展针对微小故障的前置安全检测是预防和减少灾难发生的关键。为了使 前置安全检测有效，宜按照工业系统中可能发生的故障制定前置安全检测程序，并强烈建议对工业系统 前置安全检测进行初步研究。 4.2 确定前置安全检测需求 在确定前置安全检测需求时 ，建议按照 GB/T 22394.1 -2015中4.2的原则示意图来考虑工业系统初步 研究中的相关事项。 确定前置安全检测需求的一般步骤包括： a) 分析工业系统各机器全过程的利用率，及针对微小故障而言的可维修性和危害度； b) 列举工业系统各机器的主要部件及其功能； c) 分析各机器主要 部件故障的失效模式和原因 （特别是与微小故障相关的 失效模式和原因 ）； d) 基于机器 部件的重要性（安全性、利用率、维修费用、产品质量）和故障发生率 来确定危害度 ； e) 确定机器部件微小故障的可诊断性（“哪些故障是 可以诊断的？”）； f) 分析哪些运行工况最有利于观察 各种微小 故障，并规定 前置安全检测的 基准工况； g) 表示适用于前置安全检测的微小 故障症状； h) 列出用于 检测各种微小 故障症状的表征量； i) 识别适用于前置安全检测 的必要测量，从中导出或计算出表征量 。 对于步骤a）、b）、c）和d），可以采用 FMEA(失效模式和影响分析 )或FMECA(失效模式影响和危害 度分析)等方法进行 运维优化。步骤 c）、d）、e）、f）、g）、h）和i）可应用于 FMSA（失效模式症状 分析）中。 注：FMEA和FMECA的过程在 IEC 60812 中进行了概述 ；FMSA方法在GB/T 22394.1 -2015中有具体描述。 在进行FMSA（失效模式症状分析） 的等级评估时，监测优先数（ MPN）等级是检测等级评估 (DET)、 失效严酷等级 (SEV)、 诊断结论置信度 (DGN)、预报置信度 (PGN)这4个等级的乘积。 在GB/T 22394.1 -2015 的4.3节中，检测等级评估 (DET)、诊断结论置信度 (DGN)、预报置信度 (PGN)的等级评估分为 1～5级，而 表征故障危害度的失效严酷等级 (SEV) 的等级评估分为 1～4级， 这降低了工业系统机器故障危害度对监 测优先数 （MPN）等级评估的影响，对于一些要求较高安全等级的工业系统而言是不太适用的。因此， 建议根据工业系统对安全等级的要求，适当提高失效严酷等级 (SEV) 的等级评估分级数（如将其等级评 估分为1～7级等），以增强工业系统机器故障危害度对监测优先数（ MPN）等级评估的影响。 4.3 前置安全检测 要求报告 建议把对工业系统前置安全检测进行初步研究的结果综合保存在“前置安全检测要求报告”中。该 报告建议参照 GB/T 22394.1 -2015中的4.4来处理。 需要注意的是：工业系统前置安全检测主要任务是检测微小故障，而微小故障由于异常征兆微小， 可能存在故障症状不被状态监测所涵盖的情况，建议增加额外的监测能力，或采用更优秀的微小故障诊 断方法来解决这类问题。这时，需要考虑“计算表征量所使用的方法和参数”是否需要更换。 全国团体标准信息平台 T/WJDGC 0013 —2022 3 5 前置安全检测需要 的数据 5.1 状态监测数据 状态监测数据 涉及测量、 表征量、 症状、 故障、 运行参数等方面的内容， 建议参照 GB/T 22394.1 -2015 中的 5.1来处理。 为了使工业系统前置安全所要检测的微小故障诊断结果更准确，需要结合具体的诊断方法，确定更 容易诊断微小故障的症状，进而选择与症状对应性更好的表征量或原始测量量。 运行参数 是工业系统前置安全检测的重要状态监测数据， 既用来描述某些表征量，也用来 描述发生 故障时对应的运行工况（环境） 。 正确应用 运行参数 ，有助于提高工业系统前置安全检测的诊断准确率。 5.2 机器数据 工业系统前置安全检测 通常需要知道 机器的具体数据 （如：对工业系统的 振动检测需要知道 机器部 件转速等运动学数据 ）。 为了使工业系统前置安全检测结果更准确，需要结合具体的微小故障诊断方法， 记录诊断要求中有 关状态监测技术的机器数据。 5.3 机器历程 数据 工业系统 发生的微小故障除了与机器的运行有关 外，还可能与机器的维修有关。 为了使工业系统前 置安全检测结果更准确， 诊断时需要考虑工业系统的 故障历程、运行历程和维修历程 ，因此记录这些机 器历程数据对工业系统前置安全检测 很重要。 6 前置安全检测的 方法 6.1 前置安全检测 方法的分类 工业系统前置安全检测的方法主要分为如下两大类： a) 数据驱动的方法。 这种方法一般是通过训练的算法程序自动完成前置安全检测 （微小故障诊断） ， 其特点是：需要用大量观察到的故障数据来训练算法，但不需要有关故障产生和扩展机理的深层知识。 b) 基于知识的方法。这种方法一 般是通过对故障行为或症状的精确模型程序来实现前置安全检测 （微小故障诊断），其特点是：需要有关故障产生和扩展机理等深层知识，但不需要用大量观察到的故 障数据来训练算法。 需要注意的是，对于工业系统前置安全检测，这些方法是可以组合使用的，而且可利用几种方法的 组合制定出解决问题的方案。 6.2 基于数据驱动 的前置安全检测 方法 基于数据驱动的前置安全检测方法并不依赖系统的先验知识（如数学模型和专家经验），以采集到 的不同来源和不同类型的 状态监测数据为基础，结合 机器数据 与机器历程数据，利用各种数据挖掘技术 获取其