[發明專利]一種智能潛水電泵及其運行狀態監控方法

在審

• 申請號: 201811116591.3
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109209922A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 劉海寧;張留;王孝紅;劉國勝;董國慶
• 申請（專利權）人: 濟寧安泰礦山設備制造有限公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種智能潛水電泵及其運行狀態監控方法，一種智能潛水電泵包括泵機本體，由泵機狀態傳感部、數據采集部、數據處理部、數據處理算法庫、第一數據通信部和控制執行部構成的泵機內置數據采集控制單元，由第二數據通信部、有線網絡通信接口和無線網絡通信接口構成的泵機外置數據通信單元；一種智能潛水電泵運行狀態監控方法，基于云計算服務器下達的指令進行泵機的遠程控制、數據采集和算法庫更新。本發明能夠更全面獲取泵機各關鍵部件運行狀態特征參數，降低數據傳輸量，通過數據處理算法庫的可配置和可更新為快速部署新型狀態監測理論和算法提供一種集成、通用、智能的硬件平臺。

技術領域

本發明涉及潛水電泵領域，特別是涉及一種智能潛水電泵及其運行狀態監測和控制方法。

背景技術

泵是一種通用機械，品種繁多，廣泛應用于石油、化工、采礦、水處理、核電等行業。泵對于生產企業的日常運行和人員安全至關重要，需要實現近“零故障”運行。據統計，泵的維護費用占到整個工廠維護成本的7%，同時工廠的生產損失0.2%歸結于泵故障。如果對泵進行有效的狀態監測并實施基于狀態的設備維護，不僅這些損失是完全可以避免的，還會極大節約維護成本。但是，泵是“機-電-磁-液”多物理場耦合作用設備，其中任何環節出現問題都會導致泵機故障。這些故障源包括：電機供電三相不平衡、電機溫度過高、定子繞組損傷等；機械結構上軸承故障、主軸斷裂、葉輪氣蝕、密封失效等；流體介質混合比的不同也會導致壓力波動或負載變化，加劇泵的性能衰退。因此，泵的狀態監測需要同時關注其各個部件的健康狀態。特別是潛水電泵處于深井或水下，工作環境惡劣，人為檢查與維修都比較困難，一旦設備突然損壞或停止運轉，則對企業生產造成嚴重影響。因此，潛水電泵的狀態監測需求更加明顯。

當前，泵機狀態監測和控制理論與技術實現了較大進步。在理論方面，基于數據驅動的泵機狀態監測和識別方法廣泛研究和應用，例如：文獻“基于小波包分析的液壓泵狀態監測方法”采用小波分析技術進行泵機運行狀態特征參數的提取，文獻“基于CGHMM的核電裝備主泵狀態監測與故障診斷技術的研究”在短時傅里葉變換的倒譜系數為特征訓練模型的基礎上，采用CGHMM模型分析主泵運行的狀態監測。但是，由于泵機種類多樣，即使是潛水電泵，由于機械結構、電機類型、工況條件不同，其運行動態特性也不盡相同，需要有針對性地配置合理的泵機運行狀態特征參數提取和狀態識別算法。而在監控技術方面，傳感技術、測試技術、通信技術被廣泛集成和應用，例如：中國專利文獻公開的“機泵群狀態在線監測系統及其監測方法”(申請號：201410314088.4)通過采集機泵的振動及溫度信息，進行泵機狀態監測。中國專利文獻公開的“一種潛水泵遙控啟動裝置”通過對水位與壓力數據的采集進行泵機的遙控。綜合對現有技術的調研發現，現有泵機狀態監測技術應用存在多個問題：一是所集成傳感器種類少，且與泵機本體集成度低；二是直接進行原始數據上傳，數據傳輸量大，容易造成網絡阻塞；三是泵機的運行狀態特征參數提取和狀態識別算法被固化，限制了泵機的智能化水平，使得新理論、新算法無法得到及時應用。

綜上所述，為了實現對潛水電泵更為全面、更為高效、更為靈活的狀態監測，需要為潛水電泵的運行狀態特征參數提取算法的應用提供一種集成、通用、智能的硬件平臺，從而實現泵機狀態監測理論與技術的有效結合。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種智能潛水電泵及其運行狀態監控方法，通過在泵機上對多傳感器技術、數據采集技術、數據處理技術和數據通信技術的集成，進行智能潛水電泵運行狀態監控方法的應用，實現對潛水電泵上數據處理算法的遠程可配置和可更新，從而降低數據傳輸量，提高對潛水電泵狀態監測和識別的準確性。

本發明提出的第一個方面的技術方案是：