[發(fā)明專利]一種診斷泵系統(tǒng)潛在故障的方法及檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911028443.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110837045B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志國;王秀禮;趙媛媛;朱榮生;付強;蔣夏飛;高鵬濤;謝亞杰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇海獅泵業(yè)制造有限公司;江蘇大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;F04B51/00
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 杜丹

本發(fā)明提供了一種診斷泵系統(tǒng)潛在故障的方法及檢測系統(tǒng)，包括如下步驟：通過采集電機的電壓和電流，建立健康的電機?泵模型；以任一相電流和電壓作為所述健康的電機?泵模型輸入，以故障指示器FDI作為所述健康的電機?泵模型的輸出，訓(xùn)練所述健康的電機?泵模型；根據(jù)單位時間內(nèi)的電壓和電流值，通過訓(xùn)練后的所述健康的電機?泵模型得出單位時間內(nèi)的模型估計量根據(jù)單位時間內(nèi)的模型估計量與單位時間內(nèi)實測信號中計算的故障指示器FDI得到FDIC值；根據(jù)FDIC值判斷泵系統(tǒng)是否存在故障；若泵系統(tǒng)存在故障，通過高階譜檢測電機電流諧波分量之間的相位關(guān)系，檢測電機是否故障。本發(fā)明通過分析電機電流電壓信號，可以判斷故障是電機還是泵的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及泵的故障檢測領(lǐng)域，特別涉及一種診斷泵系統(tǒng)潛在故障的方法及檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

泵站排污系統(tǒng)用于將低海拔的廢水提升到更高的海拔高度，以便為接收廢水處理設(shè)施保持連續(xù)的下坡坡度。當泵站排污系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致嚴重的環(huán)境破壞和財產(chǎn)損失。為了避免此類事件，下水道系統(tǒng)操作員采用各種監(jiān)控的方法來檢測組件故障，以便在損壞發(fā)生之前采取維護措施。常用的一種方法是進行定期的人工檢查。檢查周期可以是每天一次或多次檢查到每周檢查。在任何情況下，人工檢查都涉及到每個泵站排污系統(tǒng)的行程，并且由于大多數(shù)泵站排污系統(tǒng)都是在地面以下建造的，因此必須采取特殊的預(yù)防措施才能安全地進入。間歇性手動檢查的一個常見問題是它們無法診斷檢查之間可能出現(xiàn)的故障跡象，并且它們通常缺少能夠在手動觀察之前檢測故障癥狀的傳感裝置。另一種方法是安裝自動監(jiān)控或控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在盡早檢測和報告站組件的故障，以允許可以防止或最小化損壞的糾正措施。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種電泵井故障診斷系統(tǒng)及方法，應(yīng)用于油田井下電泵故障診斷與處理。系統(tǒng)包括井下潛油裝置、電纜、井下參數(shù)測量裝置、控制柜、井口套壓、油壓、溫度測量裝置、地面數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、故障分析處理器、控制柜電流電壓與頻率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其步驟是：建立故障類型特征參數(shù)和對應(yīng)的處理措施數(shù)據(jù)庫；實時獲取生產(chǎn)特征參數(shù)；計算實時流量；分別求出4個時間段內(nèi)生產(chǎn)特征參數(shù)和流量的平均值；計算變化幅度；計算綜合評價值；確定電泵井故障類型；推薦相應(yīng)的電泵井故障處理措施。該專利對于電泵井故障診斷有較大的實際意義，所涉及的系統(tǒng)和方法能適用于大部分地上泵機組的故障診斷，但對于地下排污系統(tǒng)具體的實施成本貴，難度較大。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種輸油泵故障診斷系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)主要由四個壓電式加速度傳感器、五個溫度傳感器、一個信號調(diào)理器、一個溫度測量模塊、一張數(shù)據(jù)采集卡和一臺工業(yè)控制計算機組成。所述方法包括：1)振動信號獲取步驟；2)信號調(diào)理步驟；3)數(shù)據(jù)采集步驟；4)信號分析步驟。系統(tǒng)對振動信號進行時域和頻域分析，通過快速傅里葉變換和小波包變換生成振動頻譜圖，對獲取的溫度信號做出溫度曲線圖，通過觀測振動頻譜圖和溫度曲線圖識別故障來源。該專利所述的輸油泵故障診斷系統(tǒng)存在加速度信號獲取有缺陷，對于具體的信號采集點沒有詳細說明；對于具體實際故障現(xiàn)場該方法的操作性不強；分析方法過于單一。

高端監(jiān)測系統(tǒng)的典型實踐是將來自每個遠程泵系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胛恢茫魧⑦h程泵站采集到的數(shù)據(jù)直接通過特定的算法進行提前處理，再將診斷結(jié)果上傳到泵系統(tǒng)操作員，將大大縮短整個泵站的數(shù)據(jù)上傳量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種診斷泵系統(tǒng)潛在故障的方法及檢測系統(tǒng)，當系統(tǒng)“健康”的任何變化都會引起電機轉(zhuǎn)矩的諧波變化，而電機轉(zhuǎn)矩的諧波變化反過來又會引起電機電流的諧波變化。通過采集電機電壓電流，建立健康的電機-泵模型，以某一相電流電壓為此模型輸入，以FDI為模型的輸出進行模型訓(xùn)練。在一段時間內(nèi)將此模型估計量與從實測信號中計算的FDI進行計算得到一個FDIC值。如果這個值超過某個閾值，就會發(fā)出故障警報。否則，系統(tǒng)就被認為是健康狀態(tài)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括通過對泵機組電壓電流的數(shù)據(jù)采集，建立健康的電機-泵系統(tǒng)模型。根據(jù)上面的方法計算故障指示器FDI并判斷泵機組的潛在故障。對電機電流通過雙譜估計進行二次相位耦合的檢測和表征，以此來隔離電機故障。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。