一种电化铝生产电气控制柜故障预警系统的制作方法

本发明涉及预警系统，具体涉及一种电化铝生产电气控制柜故障预警系统。

背景技术：

1、铝最初由化学方法分离自矾土(铝氧化物矿石)，但这种方法非常昂贵，1886年，两位独立的科学家，法国的保罗·赛隆和美国的查尔斯·马丁·霍尔，分别发明了一种电解法，用于在铝氧化物中提取铝，这一方法成为了现代电化铝生产的基础；

2、电化铝生产是一种重要的铝生产工艺，它通常指的是利用电解方法从铝氧化物中提取纯铝的过程，并涉及大量的电气和电子设备，电气控制柜在电解槽、熔炼炉、输送系统、冷却系统等多个方面发挥作用。

3、现有的电气控制柜在运行过程中，没有故障预测和分析处理，容易导致以下问题发生：

4、1、电气控制柜用于控制电化铝生产中的电气设备运行，当电气控制柜出现故障时，会导致电气设备无法正常运行，若在电气控制柜发生故障时才能发出警报提示，则无法提前作出管理，会导致生产计划的延误、交货期的推迟，对企业的生产效率和客户满意度造成负面影响；

5、2、在电气控制柜故障发生时没有提前预测，则会导致资源的浪费和生产效率的降低，例如，由于未能及时发现故障，可能会造成铝成品质量下降，并需要更多的人力、物力和时间来处理问题，增加生产成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电化铝生产电气控制柜故障预警系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电化铝生产电气控制柜故障预警系统，包括采集模块、分析模块、故障预测模块、控制模块、警示模块、管理模块；

3、采集模块：定时采集与电气控制柜运行状态相关的多项参数，并对多项参数进行预处理；

4、分析模块：获取多项参数后，通过多项参数综合分析建立控制柜系数，将控制柜系数与梯度阈值进行对比完成分析；

5、故障预测模块：依据对比结果预测电气控制柜未来运行是否会出现故障，当预测电气控制柜未来运行会出现故障时，向控制模块发送预警信号；

6、控制模块：接收预警信号时，结合电气控制柜的当前工作状态对电气控制柜作出相应控制，并向警示模块发送启动指令；

7、警示模块：接收启动指令后，依据启动指令发出光警示或声光警示；

8、管理模块：在定期维护车间所有电气控制柜时，获取电气控制柜的控制柜系数平均值，结合电气控制柜的运行频率计算获取电气控制柜的管理赋值，将电气控制柜依据管理赋值由大到小排序，生成排序表。

9、在一个优选的实施方式中，所述采集模块定时采集与电气控制柜运行状态相关的多项参数，多项数据包括脉冲信号离散值、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数以及指令响应时间。

10、在一个优选的实施方式中，所述分析模块获取脉冲信号离散值、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数以及指令响应时间后；

11、将脉冲信号离散值、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数以及指令响应时间进行综合计算，获取控制柜系数gtx，计算表达式为：

12、

13、式中，xyj为指令响应时间，bdp为电源输出频率波动幅值，qtd为气体浓度变化速率，glz为控制柜功率因数，lsz为脉冲信号离散值，a1、a2、a3、b1、b2分别为指令响应时间、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数、脉冲信号离散值的比例系数，且a1、a2、a3、b1、b2均大于0。

14、在一个优选的实施方式中，所述分析模块获取控制柜系数gtx后，将控制柜系数gtx与梯度阈值进行对比，梯度阈值包括第一异常阈值gtm、第二异常阈值gtn，且第一异常阈值gtm＜第二异常阈值gtn。

15、在一个优选的实施方式中，所述故障预测模块依据对比结果预测电气控制柜未来运行是否会出现故障；

16、若控制柜系数gtx≥第二异常阈值gtn，故障预测模块预测电气控制柜未来运行不会出现故障，不发出预警信号；

17、若第一异常阈值gtm≤控制柜系数gtx＜第二异常阈值gtn，故障预测模块预测电气控制柜未来运行会出现故障，发出第二预警信号；

18、若控制柜系数gtx＜第一异常阈值gtm，故障预测模块预测电气控制柜未来运行会出现故障，发出第一预警信号。

19、在一个优选的实施方式中，所述控制模块接收第一预警信号时，需要及时控制电气控制柜停机，并向警示模块发送第一启动指令；

20、所述控制模块接收第二预警信号时，结合电气控制柜的当前工作状态，若电气控制柜处于某一作业运行中，则控制模块等待电气控制柜完成当前作业后控制电气控制柜停机，若电气控制柜处于空闲状态控制模块直接控制电气控制柜停机，并向警示模块发送第二启动指令。

21、在一个优选的实施方式中，所述脉冲信号离散值的计算表达式为：

22、

23、式中，n为脉冲信号的观测次数，mi为每个观测脉冲信号值，为所有观测脉冲信号值的平均值；

24、所述气体浓度变化速率的计算表达式为：式中，ldq为当前时间点浓度，lds为上一时间点浓度，t2为当前时间点，t1为上一时间点。

25、在一个优选的实施方式中，所述电源输出频率波动幅值的计算表达式为：

26、

27、式中，bds为实时电源输出频率，bdmin～bdmax为电源输出频率稳定运行范围。

28、在一个优选的实施方式中，所述控制柜功率因数的计算表达式为：glz＝gly/gls，式中，gly为实际有功功率，gls为实际视在功率。

29、在一个优选的实施方式中，所述管理模块获取每台电气控制柜的控制柜系数平均值，计算表达式为：

30、

31、式中，j为{1、2、3、...、n}，n为大于0的正整数，kzj表示第j个控制柜系数求和值，tm/10表示控制柜系数的数量；

32、将电气控制柜在tm时间段内的总运行时长标记为tc，电气控制柜的运行频率计算表达式为：yxp＝tc/tm，式中，yxp为电气控制柜的运行频率；

33、控制柜系数平均值gtavg以及电气控制柜的运行频率yxp进行加权计算获取管理赋值，计算表达式为：式中，glz为管理赋值。

34、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

35、1、本发明通过采集模块定时采集与电气控制柜运行状态相关的多项参数，分析模块获取多项参数后，通过多项参数综合分析建立控制柜系数，将控制柜系数与梯度阈值进行对比后，完成对多项参数的分析，故障预测模块依据对比结果预测电气控制柜未来运行是否会出现故障，从而能够在电气控制柜使用过中进行故障预测，不仅有效对电气控制柜进行提前管理，避免生产计划延误，而且提前预测故障，能够保证生产效率以及避免管理资源的浪费；

36、2、本发明通过管理模块在定期维护车间所有电气控制柜时，获取电气控制柜的控制柜系数平均值，结合电气控制柜的运行频率计算获取电气控制柜的管理赋值，电气控制柜依据管理赋值由大到小排序，生成排序表，维护人员依据排序表正序选择所有电气控制柜的维护顺序，有效提高对车间所有电气控制柜的管理效率；

37、3、本发明通过分析模块获取脉冲信号离散值、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数以及指令响应时间后，将脉冲信号离散值、电源输出频率波动幅值、气体浓度变化速率、控制柜功率因数以及指令响应时间进行综合计算，获取控制柜系数，从而提高对电气控制柜分析的全面性，并提高对数据的处理效率。