输油泵故障诊断系统及方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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输油泵故障诊断系统及方法
【专利摘要】输油泵故障诊断系统及方法,其系统主要由四个压电式加速度传感器、五个温度传感器、一个信号调理器、一个温度测量模块、一张数据采集卡和一台工业控制计算机组成。所述四个压电式加速度传感器分别与信号调理器连接,所述信号调理器、数据采集卡和工业控制计算机依次连接;所述五个温度传感器分别与温度测量模块连接,所述温度测量模块、数据采集卡和工业控制计算机依次连接。所述方法包括:1)振动信号获取步骤;2)信号调理步骤;3)数据采集步骤;4)信号分析步骤。系统可实现虚拟仪器技术、传统的温度信号分析方法、传统的振动信号分析方法和现代振动信号分析方法的结合,进而有效提高输油泵故障分析诊断的效率和准确性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于输油泵故障诊断【技术领域】,特别涉及一种输油泵故障诊断系统及方 法。 输油泵故障诊断系统及方法

【背景技术】
[0002] 输油泵是在输油泵电机带动下将机械能转化为流经其内部流体的压力能和动能 的流体机械。输油泵正常运行时,整个机组应当平稳,声音应当正常。如果机组振动过大或 有杂音则往往是输油泵故障的先兆,一般来说,引起输油泵振动的原因有:转子不平衡,泵 轴弯曲,轴承磨损或破坏,联轴器连接柱销或地脚螺栓松动,轴瓦间隙过大等。输油泵的结 构复杂,运动零件多,激励源多,因此对输油泵各部分的运动状态进行监测,相对困难。目前 输油泵故障诊断系统及方法的研究工作还不很普遍,通用的专业化的输油泵故障诊断系统 还不是很普遍,通常只是一些简单的测试仪器。此类检测装置的功能简单、精度低且易受各 种外来因素的影响,尤其是其灵活性差、更新换代困难。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于,提供一种输油泵的故障诊断系统及方法,基于的是目前应用 非常广泛且先进的虚拟仪器技术,同时结合信号处理技术以及传感器技术,对输油泵工作 过程中产生的振动信号和温度信号进行提取和分析,完成在线故障诊断。
[0004] 为了实现上述技术任务,本发明采用如下技术方案予以实现:
[0005] -种输油泵的故障诊断系统,其特征在于:
[0006] 系统包括第一压电式加速度传感器、第二压电式加速度传感器、第三压电式加速 度传感器、第四压电式加速度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、 第四温度传感器、第五温度传感器、温度测量模块、信号调理器、数据采集卡和工业控制计 算机;
[0007] 所述第一压电式加速度传感器、第二压电式加速度传感器、第三压电式加速度传 感器、第四压电式加速度传感器分别与信号调理器连接;
[0008] 所述信号调理器、数据采集卡和工业控制计算机依次连接;
[0009] 所述的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第 五温度传感器分别与温度测量模块连接;
[0010] 所述的温度采集模块、数据采集卡和工业控制计算机依次连接。
[0011] 本系统可实现虚拟仪器技术、传统的温度信号分析方法、传统的振动信号分析方 法和现代振动信号分析方法的结合,进而有效提高输油泵故障分析诊断的效率和准确性。
[0012] 本发明还提供一种输油泵的故障诊断方法,包括以下步骤:
[0013] 1)振动信号获取步骤,通过四只压电式加速度传感器和五只温度传感器获得输油 泵产生的振动信号和温度信号;
[0014] 2)信号调理步骤,通过信号调理器对所述压电式加速度传感器输入的信号进行调 理并输出;
[0015] 3)数据采集步骤,用于采集经信号调理器调理输出的信号和经温度测量模块上传 的信号,并将采集到的信号上传到工业控制计算机;
[0016] 4)信号分析步骤,用于对输油泵产生的振动信号和温度信号进行计算和分析,诊 断输油泵故障。
[0017] 进一步地,所述步骤4)中,具体分析方法为,对振动信号进行时域和频域分析,通 过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图,对获取的温度信号绘制出温度曲线图, 通过观测振动频谱图和温度曲线图,识别故障来源。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1为本发明输油泵故障诊断系统实施结构示意图。
[0019] 以下结合附图和实施例对本发明具体内容作进一步详细说明

【具体实施方式】
[0020] 实施例一
[0021] 参见图1,一具体的输油泵诊断系统包括:第一压电式加速度传感器、第二压电式 加速度传感器、第三压电式加速度传感器、第四压电式加速度传感器、第一温度传感器、第 二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、温度测量模块、信号调 理器、数据采集卡和工业控制计算机;
[0022] 所述第一压电式加速度传感器、第二压电式加速度传感器、第三压电式加速度传 感器、第四压电式加速度传感器分别与信号调理器连接;
[0023] 所述信号调理器、数据采集卡和工业控制计算机依次连接;
[0024] 所述的第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第 五温度传感器分别与温度测量模块连接;
[0025] 所述的温度采集模块、数据采集卡和工业控制计算机依次连接;
[0026] 其中压电式加速度传感器采用北京测振仪器厂的YD-37压电晶体加速度传感器, 温度传感器采用山东淄博海拓仪表有限公司生产的WZPK-206钼热电阻温度传感器,温度 测量模块采用研华公司的ADAM-4015温度测量模块,信号调理器采用北京测振仪器厂的 DHF-4电荷放大器,数据采集卡采用研华公司的PCI-6071E型采集卡,工业控制计算机采用 研华公司的研华工控机610型。
[0027] 本故障诊断系统所用的电子元器件均为市售的已知产品,本领域技术人员根据本 故障诊断系统的技术效果即可实现各电子元器件的连接。
[0028] 实施例二
[0029] -种输油泵故障诊断方法,包括以下步骤:
[0030] 1)振动信号获取步骤,通过四只压电式加速度传感器和五只温度传感器获得输油 泵产生的振动信号和温度信号;
[0031] 2)信号调理步骤,通过信号调理器对所述压电式加速度传感器输入的信号进行调 理并输出;
[0032] 3)数据采集步骤,用于采集经信号调理器调理输出的信号和经温度测量模块上传 的信号,并将采集到的信号上传到工业控制计算机;
[0033] 4)信号分析步骤,用于对输油泵产生的振动信号和温度信号进行计算和分析,诊 断输油泵故障。
[0034] 进一步地,所述步骤4)中,具体分析方法为,对振动信号进行时域和频域分析,通 过快速傅里叶变换和小波包变换生成振动频谱图,对获取的温度信号绘制出温度曲线图, 通过观测振动频谱图和温度曲线图,识别故障来源。
[0035] 具体地,将本发明的实施例应用于对输油泵机组的故障诊断时,第一压电式加速 度传感器安装于输油泵电机前端轴承上,采集输油泵电机前端轴承垂直方向的振动加速度 信号;第二压电式加速度传感器安装于输油泵电机后端轴承上,采集输油泵电机后端轴承 垂直方向的振动加速度信号;第三压电式加速度传感器传感器安装于输油泵前端轴承上, 采集输油泵前端轴承垂直方向的振动加速度信号;第四压电式加速度传感器安装于输油泵 后端轴承上,采集输油泵后端轴承垂直方向的振动加速度信号;第一温度传感器安装于输 油泵电机前端轴承上,采集输油泵电机前端轴承的温度信号;第二温度传感器安装于输油 泵电机后端轴承上,采集输油泵电机后端轴承的温度信号;第三温度传感器传感器安装于 输油泵电机定子上,采集输油泵电机定子的温度信号。第四温度传感器安装于输油泵前端 轴承上,采集输油泵前端轴承的温度信号;第五温度传感器传感器安装于输油泵后端轴承 上,采集输油泵后端轴承的温度信号。各压电式加速度传感器将所监测到的振动数据传输 至信号调理器,信号调理器对信号进行放大、隔离和滤波等预处理后,将信号传输到数据采 集卡,同时各温度传感器将所监测到的温度数据经温度测量模块也传输至数据采集卡,信 号经数据采集卡处理后再传输至工业控制计算机,工业控制计算机采用Labview编写的针 对输油泵故障的诊断软件对数据进行时域波形、轴心轨迹、滤波轨迹、信号滤波、重构轨迹、 频谱分析、平面轨迹谱分析、立体轨迹谱分析、时域分析、倒频谱分析、自相关和互相关、包 络解调分析、概率密度与概率分布等处理后,得到诊断结果并生成诊断报告。
[0036] 以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点,其目的在于使本领域内 的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,不能仅以本实施例来限定本发明的专利范 围,即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰,仍落在本发明的专利范围内。
【权利要求】
1. 一种输油泵的故障诊断系统,主要由第一压电式加速度传感器、第二压电式加速度 传感器、第三压电式加速度传感器、第四压电式加速度传感器、第一温传感器、第二温度传 感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、信号调理器、数据采集卡和工业 控制计算机组成,其特征在于: 所述第一压电式加速度传感器、第二压电式加速度传感器、第三压电式加速度传感器 和第四压电式加速度传感器分别与信号调理器连接; 所述信号调理器、数据采集卡和工业控制计算机依次连接; 所述第一温传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传 感器分别与温度测量模块连接; 所述温度测量模块、数据采集卡和工业控制计算机依次连接。
2. -种输油泵的故障诊断方法,主要包括以下步骤: 1) 振动信号和温度信号获取步骤,通过四只压电式加速度传感器和五只温度传感器获 得输油泵产生的振动信号和温度信号; 2) 信号调理步骤,通过信号调理器对所述压电式加速度传感器输入的信号进行调理并 输出; 3) 数据采集步骤,用于采集经信号调理器调理输出的信号和经温度测量模块上传的信 号,并将采集到的信号上传到工业控制计算机; 4) 信号分析步骤,用于对输油泵产生的振动信号和温度信号进行计算和分析,从而诊 断输油泵的故障。
3. 根据权利要求2所述的输油泵故障诊断方法,其特征在于: 所述步骤4)中,具体分析方法为,对振动信号进行时域和频域分析,通过快速傅里叶 变换和小波包变换生成振动频谱图,对获取的温度信号做出温度曲线图,通过观测振动频 谱图和温度曲线图识别故障来源。
【文档编号】F04B51/00GK104121178SQ201310175532
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月27日 优先权日:2013年4月27日
【发明者】黄翼虎, 王新龙, 林其安, 刘文龙, 马吉祥, 张银平 申请人:青岛科技大学

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