[發明專利]具有機泵在線能效評測的狀態監測裝置

有效

• 申請號: 201710929891.2
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107725350B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 董行健;譚樹人;鄢文;王云富;鄧迪;龍湘雄
• 申請（專利權）人: 湖南銀河電氣有限公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 鄭雋;吳筱娟

本發明提供了具有機泵在線能效評測功能的狀態監測裝置，在CMS采集主機中設置能效模塊，采集傳感器數據并進行能效分析后，將實時能效分析結果發送給軟件系統；故障診斷模塊則對濾波后的信號進行HILBERT變換、轉速階次分析、FFT分析后，提取各異常特征比對應的能量幅度，將各異常特征點能量百分比與門限進行比較，超過門限值即進行故障報警。本申請通過自帶的能效分析模塊實時計算電機、水泵及機組的能耗和效率狀態，實時在線提供能耗分析數據和故障診斷數據。

技術領域

本發明涉及機泵在線監測技術領域，特別地，涉及一種具有機泵在線能效評測和故障診斷功能的狀態監測裝置。

背景技術

電機電流、電壓、軸承振動、溫度，效率及泵的振動、軸擺度、轉速及轉向、流量、壓力、效率等是反映機泵系統當前運行狀態的重要參數。機組的健康狀況會在上述信號上表征出來。通過對運行中的機泵關鍵設備、部件進行能效評測、狀態監測及故障分析，能夠對被監測設備進行異常預警，初步確定導致設備產生異常的原因及進行事前預防、預知檢修以保障機組的安全、可靠和穩定運行。

目前，機泵設備運行能效和狀態監測需要依靠DCS（Distributed ControlSystem，分布式控制系統）或CMS（Condition Monitoring System，在線狀態監測系統）來實現。例如自來水廠，可以通過部署DCS系統，加裝振動、壓力、流量、電壓、電流、溫度巡檢儀來獲得機泵的運行能效和實時狀態。例如電廠，可以通過部署CMS系統，加裝振動、壓力、流量、電壓、電流、溫度、轉速傳感器等來獲得機泵的運行能效和實時狀態。

投入工業應用的CMS系統主要功能是對監測節點進行在線的組態圖形化狀態監視、歷史趨勢變化查看，實時報警預警，并沒有對被監測對象（如機組）的各環節能耗、效率進行監測。其具體功能框架結構如圖1所示，各類傳感器收集被監測對象的振動、速度、溫度、壓力、流量、電氣等DCS參數后，發送至CMS采集主機系統，CMS采集主機系統再將過程數據發送到監控軟件進行實時在線分析和記錄存儲。

但在實際的應用中，從成本和安裝工藝上考慮，單臺機組無流量測點及機組扭矩傳感器測點，因此無法獲得每一臺機泵的流量及軸系轉矩、功率等參量狀態，從而導致DCS系統或CMS系統不能實現實時能效評測及全面的狀態監測。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有機泵在線能效評測和故障診斷功能的狀態監測裝置，以解決目前傳統機泵狀態監測系統無法獲得流量、軸系轉矩與功率等參量狀態，不能進行實時能效評測和故障診斷的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種具有機泵在線能效評測功能的狀態監測裝置，包括設置在CMS采集主機中的能效模塊，所述能效模塊采集傳感器數據并進行能效分析后，將實時能效分析結果發送給軟件系統；

采用損耗分析計算出電機的軸功率，在20% - 120%的額定工況下，采用壓力揚程與總揚程逼近的方式反推出當前機組出口流量，具體公式如下：

電機繞組電阻 Rr = Rc* (235+Tr )/(235+ Tc)

電機定子銅耗Pcus = 3*I*I* Rr / 1000.0

轉差率Sl =（N-n）/N

電機轉子銅耗Pcur = (P1- PF - Pcu1)* Sl

電機雜散損耗Ps = (0.025-0.005*lgPn)*P1其中，1<Pn<10000

電機雜散損耗Ps = 0.005*P1其中，Pn

>10000

電機軸功率P2 = P1 – Pcus – Pcur -PF- Ps

扭矩T = P2 *1000 / (9550*n)