# 功图找气阀/活塞故障 —— 观察记录

> 只读分析。样本 `wave_file` + `wave_sample_one`（首周期，约 1545 点）。故障锚点：`7,8,9号压缩机故障汇总.xlsx`；异常段对齐 `cache/pks_scanner/evolution/`。
> `backend/indicator_features/` 为**新增独立**目录，只读数据库、只 `import app.config`，不影响现有算法/程序。

## 1. 数据方法

- 25.6 kHz、8 脉冲/转、≈996 RPM → 单周期≈60 ms；15 分钟一个文件。
- `wave_sample_one` = 每文件**一个首周期**；`cycle_start/end` 废弃。
- 级配：**一级=2/4/6、二级=3/5、三级=1**。
- **同一缸的“压力盖侧 / 压力轴侧”可互换替代**（同一缸两个腔的测点）。

## 2. 可用性（以 `wave_sample_one` 计数为准）

`wave_sample`（全量）基本为空；真正存数据的是 `wave_sample_one`（每文件一个首周期）。
`availability.py` 现在**直接统计有多少文件存在 `wave_sample_one` 数据**，并区分“有样本”与“有效周期”：

```
9号机一缸盖侧: 文件1489, 抽样日16, 有 wave_sample_one 的日11, 其中有效周期日11
   有样本数据段: 2026-01-30 ~ 2026-02-09
8号机三缸盖侧: 文件521,  抽样日7,  有 wave_sample_one 的日0,  其中有效周期日0   (2025-10~12)
7号机三缸盖侧: 文件0                                                          (2024-12~2025-02)
```

**活塞事件前无数据的直接计数证据**：

| 事件 | 测点 | 窗口内文件 | 有 wave_sample_one |
|---|---|---:|---:|
| 8 号机活塞 2025.12.6 | 三缸/二缸 | 521 | **0** |
| 9 号机活塞 2026.1.18 | 一缸 | 1489 | 仅 2026-01-30 起 |
| 7 号机活塞 2025.1.10 | 三缸/二缸 | 0 | 0 |
| 对照：8 号机气阀 2026.3.29 | 三缸 | 3594 | 535 |

结论：活塞事件前**确实没有功图周期**（不是抽样误判），气阀有、活塞没有是**数据采集期差异**。

### 其它可用段

## 3. 特征与检测（已完成）

- 稳健平台：Otsu 双峰求 `P_s/P_d/pressure_ratio`。
- 相位对齐：整转内取 PV 环面积最大的偏移 → 指示功、**等熵效率 efficiency（0.68~0.89，合理）**、`n_comp`。
- 通道 QC：**按“级”**判断 dead/weak/high（修正了跨级误判，如三级一缸压力天然高）。
- `analyze.py`：同级缸间、同缸双腔（相位剖面 L2）、本缸自身 z。
- `trend.py`：按天自身基线 z + **突发跳变** + **同级偏差的突发跳变**，并对齐 evolution 段。

## 4. 关键观察

### 4.6 全事件慢漂移扫描（`event_scan.py`）
对 9 个维修事件各回看 120~180 天，自动计算 peer 相对/自基线的线性漂移并排序：

- 多数事件**数据不足**（活塞事件、8 号机 2025/2026 事件，故障前只有几天或完全没有周期）；
- 7 号机 2026-05-21：只有**六缸盖侧**显著漂移（传感器失效，见 4.5）；
- 7 号机 2025-08-08：扫描出的“漂移”其实是 **二缸盖侧传感器异常**——其 p_discharge 在 **2025-04-30~06-11 卡在 13.3 MPa**，06-12 降到 7.5，06-13 起恢复约 1.69；
- 其余“漂移”为数据稀疏/启停造成的假象。

**结论：全事件扫描仍未发现气阀/活塞的缸级故障漂移；找到的异常几乎都是传感器故障。**

### 4.7 往前追溯 1~2 个有效段（`lookback_scan.py`）
把“有功图周期”的日期聚成段（相邻间隔>10 天分段），对每个事件取之前最近的 1~2 段，比较段间 peer 相对值，并在长段（≥8 天）内做漂移。

| 事件 | 追溯到的段（最近→更早） | 观察 |
|---|---|---|
| 7 号机 2025-08-08 气阀 | 2025-07-25~27、2025-06-11~13 | 两段 peer 几乎一致 → **无变化** |
| 7 号机 2025-10-07 气阀 | 2025-07-25~27、2025-06-11~13（2025-10 无数据） | 同上，**无变化** |
| 7 号机 2026-05-21 气阀 | 2026-03-12~04-04(22天)、2026-02-10~16 | **六缸盖侧**：段内漂移（pressure_ratio −3.4MAD）× 段间 +4.8%→−23.0% → **传感器退化，事件前两段即可见** |
| 8 号机 2025-12-06 活塞 | 2025-03-13~19、2025-04-29~05-03 | 多缸同步变（一缸 Pd、四/六压比）→ 工况/启停；且距事件 8~9 个月 |
| 8 号机 2026-03-10 十字头 | 同上 | 同上 |
| 8 号机 2026-03-29 / 04-01 气阀 | 2026-03-15~20、2025-04-29~05-03 | 六缸盖侧已死（−99%，传感器）；四轴压比 +24%→+79%（配置） |
| 9 号机 2026-01-18 活塞 | 2025-10-13~16、2025-09-04~09 | 二/三缸一致 → **无变化** |
| 7 号机 2025-01-10 活塞、8 号机 2025-02-17 气阀 | 无 | 该时段**完全无 data** |

结论：往前追溯 1~2 段后，**仍未发现气阀/活塞的缸级特征**；唯一在事件前两段内可见的是 **7 号机六缸盖侧的传感器退化**。

### 4.5 长窗口慢趋势（`trend.py` 的 slow_trends，数月、每点每天4条）
| 机组 | 最主要的慢变化 | 判断 |
|---|---|---|
| 7 号机 | **六缸盖侧 p_discharge 从 4 月 ~1.9 骤降到 5 月后 ~0.81 并保持**（p_span 0.85→0.27）；六缸**轴侧正常** | **单侧传感器失效**（不是缸故障）；方法能抓到阶跃 |
| 8 号机 | 一缸（三级）压比/指示功缓降（负荷耦合）；四缸轴侧 peer 压比 +30%→+11%（配置） | 无单缸故障 |
| 9 号机 | **全部缸** p_discharge/指示功同步 +3~4%/30天 | 负荷级整体漂移，peer 相对无单缸趋势 |

结论：长窗口慢趋势能稳定捕捉**缓慢/阶跃变化**（已用 7 号机六缸盖侧传感器失效验证），但**这些变化都不是气阀/活塞缸故障**。

### 4.4 形状/波形角度（`shape_analysis.py`）
用归一化相位剖面（PV 环面积对齐 + 平台归一化，消工况），比较“修前/修后 L2、同级 peer、双腔”：

| 事件 | 修前/修后 剖面 L2 | 结论 |
|---|---|---|
| 8 号机 2026.3.29/4.1 | 二/四缸 ≈0.13~0.16（极稳）；三级一缸 3.0~3.3 | 只有三级一缸形状变化大，但三级受负荷耦合 |
| 7 号机 2025.8.8 | 全部 0.13~0.82 | 无单缸形状畸变 |
| 7 号机 2026.5.21 | 全部 0.05~0.54 | 无单缸形状畸变 |

剖面图：`cache/indicator/shape/*.png`。
**结论**：形状角度也**没有**找到可归因于气阀/活塞的单缸畸变；唯一较大变化是三级一缸（负荷耦合）。

### 4.0 已找到的候选特征（修前/修后同级对照）
方法：把“维修前段”与“维修后段”的**同级缸间偏差**做对比，找维修后恢复的缸。

**8 号机 2026.4.1 气阀（更换阀片/弹簧/缓冲片）** —— 一级轴侧压比同级偏差：

| 段 | 四缸轴侧 | 六缸轴侧 | 同级中位 |
|---|---:|---:|---:|
| 修前 2026-03-15~20 | **+34%** | −22% | 3.42 |
| 修后 2026-04-18~05-06 | **+13%** | −16% | 3.10 |

- **四缸轴侧压比（相对同级）在维修前后由 +34% 降到 +13%**，相对稳定缸（二缸）降约 16%；`efficiency` 同期 0.558→0.626（+12%）。
- 其余一级缸变化仅 ±2~10%。这是目前**唯一**在维修前后明显变化的缸级特征。
- **对照分析（任务 2）——结论：大概率是配置变化，不是纯故障**：

  | 时期 | 四缸/二缸 压比 | 同级排序 |
  |---|---:|---|
  | 2025-03~05（无维修） | 0.96~0.98 | 二 > 四 > 六 |
  | 2026-03-15~20（修前） | 1.27~1.34 | 四 > 二 > 六 |
  | 2026-04~06（修后） | 1.12~1.17 | 四 > 二 > 六 |

  四缸轴侧相对二缸在 2025→2026 之间发生**持久排序反转**（2026 全年仍偏高，维修后也回不到 2025 水平）→ 更像**年度拆装/配置变化**；维修只解释 1.34→1.12 这一部分。
- **全事件修前/修后对照**（`repair_compare.py`）：
  - 8 号机 2026.3.29/4.1：仅四缸轴侧显著（见上）；
  - 7 号机 2025.8.8、2026.5.21 气阀：各缸 peer 相对仅 ±1~2%，**无恢复特征**；
  - 其余活塞事件无可用的故障前段。

### 4.1 8 号机 2025 春季（活塞事件前最后运行段）
- 全通道正常；**二缸盖侧** `p_discharge` 比同级低约 8%、指示功低约 9%，但**二缸轴侧正常** → 倾向单侧偏置，不是活塞双腔特征。
- 同级偏差的“突发跳变”集中在 **2025-03-17/18、05-01~03**，是**工况切换日**（多缸同步移动）。

### 4.2 8 号机 2026 春季（3.29/4.1 气阀）
- 3-16~20 一级 Pd 比 4/5 月低约 10 MAD，03-18 落在 `压力/轻微` 段内；
- 但**同级缸间 + 盖/轴双腔同步移动** → 工况级变化，非单缸故障。

### 4.3 7 号机 2026-05 气阀前两周
- 同级轴侧偏差稳定、无趋势（该事件为管道突发）。

## 5. 结论

- 工具链完备（平台/效率/三种归一化/突发跳变/evolution 对齐/通道 QC）。
- 但**活塞事件在现有功图数据里没有故障前可用段**；气阀事件多为突发，故障前无单缸趋势。
- 观察到的较大变化都能被“同级/双腔同步”解释为**工况**，说明归一化是必需的，也说明目前**功图暂未提供可区分的故障特征**。

## 6. 建议
1. 用**未来/新采集**的密集段（4/6 号机与 7/8/9 持续运行 + 有维修记录）做验证；
2. 稳定 `n_comp`（限制拟合区间、最小样本）；
3. 将“同级偏差 + 双腔差”的长期基线与 evolution 段联合，做多证据互验与偏离报警。

---

# 附录：方法总览与总结

## A. 名词解释

| 名词 | 含义 |
|---|---|
| 功图（示功图） | 气缸一个压缩循环内的“压力–曲柄转角 / 压力–容积”曲线，反映吸气、压缩、排气、膨胀四过程 |
| `wave_file` | 高频波形文件记录，每测点约 15 分钟一条；字段含 `point_name/device_part/measurement_type/sample_time/rpm` 等 |
| `wave_sample_one` | 每条 `wave_file` 对应的**一个首周期**采样点：`sample_index, signal_value(压力), second_value(键相触发)`；约 1540 点 |
| `wave_sample` | 全量采样表，本项目**基本为空**，实际用的是 `wave_sample_one` |
| 键相/触发 | `second_value>=30` 的脉冲；8 个脉冲/转，较宽的那个是 0° 标记 → 一周期≈60 ms（≈996 RPM）、25.6 kHz |
| 缸 / 级 | 该机 6 缸按压缩级串联：**一级=2/4/6、二级=3/5、三级=1**，压力逐级升高 |
| 盖侧 / 轴侧 | 同一缸两个腔的测点（压力盖侧、压力轴侧），**可互换互补** |
| `P_s` / `P_d` | 吸气平台压力 / 排气平台压力 |
| `pressure_ratio` | 压比 = `P_d / P_s`（单腔的压缩能力） |
| 指示功 | 一圈内 `∮P dV`（算在气体上的净功） |
| 等熵效率 `efficiency` | 理想等熵功 / 实际指示功，<1 合理，实测 0.68~0.89 |
| `n_comp` | 压缩线多变指数（拟合 logP–logV 斜率），不稳定 |
| peer 相对 | 同一“级 + 侧”内，各缸相对其它缸中位数的偏差（消工况） |
| 双腔差 | 同一缸“盖侧 − 轴侧”的差（活塞/窜气类故障会两侧不对称） |
| 自身基线 z | 本测点相对自己近期中位数/MAD 的稳健 z（看时间趋势） |
| MAD | 中位数绝对偏差，稳健尺度 |
| dead / weak / high | 通道 QC 标记：压力≈0（坏）/ 明显偏低 / 明显偏高 |

## B. 观察对象（故障点）

故障锚点来自 `7,8,9号压缩机故障汇总.xlsx`，逐事件查功图：

| 机组 | 日期 | 类型 | 故障前是否有功图 |
|---|---|---|---|
| 7 号机 | 2025-01-10 | 活塞（一级3#缸，笔误） | ❌ 无 |
| 7 号机 | 2025-08-08 | 气阀（污染） | ✅ 2025-07-25~27 |
| 7 号机 | 2025-10-07 | 气阀（一级排气阀阀片） | ❌ 2025-10 无；已追溯 07-25~27、06-11~13 两段，无变化 |
| 7 号机 | 2026-05-21 | 气阀（进气阀组油压管） | ✅ 2026-05-07~21（连续） |
| 8 号机 | 2025-02-17 | 气阀（阀片） | ❌ 数据 2025-03 才开始 |
| 8 号机 | 2025-12-06 | 活塞（开裂） | ❌ 故障前无 |
| 8 号机 | 2026-03-10 | 十字头 | ❌ 故障前无 |
| 8 号机 | 2026-03-29 | 气阀（一级进气滤网） | ⚠ 仅 2026-03-16~20 |
| 8 号机 | 2026-04-01 | 气阀（阀片/弹簧/缓冲片） | ⚠ 仅 2026-03-16~20 |
| 9 号机 | 2026-01-18 | 活塞（三级活塞杆断裂） | ❌ 数据 2026-01-30 才起 |

涉及的测点：7/8/9 号机 × 6 缸 × {盖侧, 轴侧}（共 35~36 个压力测点）。

## C. 用过的方法、原理与结果

1. **稳健平台检测（Otsu 双峰）**
   - 原理：对一周期压力做直方图，用 Otsu 找双峰分界，分别取低压/高压簇中位数作 `P_s/P_d`。
   - 结果：同段内稳定，是后续所有特征的基础；比“分位数”更抗噪。

2. **物理相位对齐 + 指示功/等熵效率**
   - 原理：用曲柄连杆几何把转角换算成容积 `V(θ)`；在整转内搜索使 PV 环面积（指示功）最大的曲柄偏移，再用等熵理想功算效率。
   - 结果：`efficiency` 合理（0.68~0.89）；`n_comp` 不稳定（部分为 0/负），不宜作主特征。

3. **通道 QC（按级）**
   - 原理：以“同级的期望排气压力”为基准，把明显偏离的测点标记为 dead/weak/high 并排除。
   - 结果：发现 **8 号机六缸盖侧 dead、7 号机四缸盖侧 dead、7 号机六缸盖侧 weak** 等；修正了“三级一缸天然高压被误判 high”的跨级错误。

4. **三种归一化对照（`analyze.py`）**
   - 同级（peer）/ 双腔（chamber）/ 自身（self），用于消工况。
   - 结果：证明 8 号机 2026-03 的大偏离是**工况级**（同级与双腔同步移动）；四缸轴侧为**单侧配置变化**。

5. **修前 / 修后同级对照（`repair_compare.py`）**
   - 原理：对比维修前段与维修后段的 peer 相对值，找“维修后恢复”的缸。
   - 结果：8 号机 2026.3.29/4.1 仅四缸轴侧显著（+30.9%→+13.4%）；7 号机两个气阀事件无恢复特征；活塞事件无故障前段。

6. **波形形状 / 归一化相位剖面（`shape_analysis.py`）**
   - 原理：PV 环对齐 + 平台归一化，得到与工况无关的 P–θ 形状；比较修前/修后、同级、双腔的 L2 距离。
   - 结果：7 号机两气阀、8 号机一级二/四缸形状**极稳（L2≈0.05~0.8）**；唯一大变化是三级一缸（负荷耦合）。**无单缸形状畸变**。

7. **突发跳变检测（`trend.py`）**
   - 原理：自身基线与 peer 相对的“按天跳变”，阈值取 MAD 的若干倍。
   - 结果：跳变集中在 8 号机 2025-03-17/18、05-01~03 等**工况切换日**，多缸同步，非单缸故障。

8. **长窗口慢趋势（`trend.py` slow_trends）**
   - 原理：数月、每点每天多条，按天中位数做线性回归，找缓慢漂移。
   - 结果：7 号机六缸盖侧 p_discharge 从 ~1.9 骤降到 ~0.81（**单侧传感器失效**）；9 号机全缸同步漂移（**负荷**）；8 号机一缸（负荷）/四轴（配置）。

9. **全事件慢漂移自动扫描（`event_scan.py`）**
   - 原理：对每个维修事件回看 120~180 天，计算 peer 相对/自基线的漂移量并用 MAD 归一化、按强度排序。
   - 结果：多数事件**数据不足**；7 号机 2026-05-21 只有六缸盖侧（传感器）；7 号机 2025-08-08 的“漂移”实为 **二缸盖侧传感器卡死**（2025-04-30~06-11 卡在 13.3 MPa，后恢复 1.69）。**未见气阀/活塞缸级漂移。**

## D. 为什么活塞事件“数据不足”

按 `wave_sample_one` **直接计数**（不是抽样）确认：

- **7 号机 2025.1.10 活塞**：窗口 2024-12~2025-02 内 `wave_file` **0 条** → 完全没有采集。
- **8 号机 2025.12.6 活塞**：窗口 2025-10~12 内 `wave_file` 521 条，但 `wave_sample_one` **0 条** → 有功图文件但**未生成首周期**（机器停机 / 采集处理缺口）。其后一直无数据到 2026-03。
- **9 号机 2026.1.18 活塞**：`wave_file` 与 `wave_sample_one` 都**从 2026-01-30 才开始**（事件后 12 天）→ 故障前无。

根因：`wave_sample`（全量）整表基本为空，真正存数据的是 `wave_sample_one`；而这三段时间 `wave_sample_one` 要么为空、要么在故障之后才开始。对比气阀事件（如 8 号机 2026-03 有 535 个文件），所以出现“气阀有、活塞没有”的差异，属**采集期差异**，不是分析漏看。

## E. 总体结论

- 工具链已完备：稳健平台、相位对齐/等熵效率、按级通道 QC、同级/双腔/自身三种归一化、修前修后对照、波形形状、突发跳变、长窗口慢趋势、全事件扫描。
- 方法对**缓慢/阶跃变化是敏感的**：稳定抓出了两处**传感器故障**（7 号机六缸盖侧骤降、二缸盖侧卡死 13.3 MPa）以及一处**年度配置变化**（8 号机四缸轴侧排序反转）。
- 但在**现有功图数据**上，**没有找到可归因于气阀/活塞、且只在单缸出现的故障特征**；已有较大变化均被解释为工况、配置或传感器问题。
- 主要制约：活塞事件故障前无 `wave_sample_one`；气阀事件多为突发或数据有长缺口。
- 补充：对“故障前缺失”的事件已**往前追溯 1~2 个有效段**（`lookback_scan.py`，见 4.7）；追溯后仍无功图故障特征，唯一在事件前两段内可见的是 7 号机六缸盖侧的传感器退化。