一种基于振动传感器的电泵健康管理系统及方法与流程

1.本发明涉及设备健康管理技术领域，具体涉及一种基于振动传感器的电泵健康管理系统及方法。


背景技术：

2.机泵是一种比较常见且非常重要的设备，运行中由于电流比较大的电气特性，并有高速旋转的机械特性，导致机泵运行中会产生比较高的温度并有振动异常，因此对其温度和振动进行监测尤为重要。传统判断一个机器运行状态是否健康，通常都依靠现场“听”和“摸”来判断，主观性很强而且难以传承，所以已经不能满足现代设备维护的需求。
3.目前存在的检测技术是在线式振动监测仪和手持式振动检测仪来监测，然而这两种方式在实际应用中也同样存在不足：
4.(1)在线式振动监测仪：设备价格高，安装难度大，使用不方便，且设备专业化程度高，需要额外进行人员培训；
5.(2)手持式振动检测仪：价格便宜，但需要人员定期现场监测。
6.为了保证企业机泵设备的安全、稳定及长周期运行，更加科学地进行设备检修及维护，以达到提高设备可利用率、降低检修成本、提高运营效率的目标，对关键机泵设备加装实时远程智能监测系统，实现连续24小时高密度监测设备运行状态、智能报警筛选异常设备，实现关键机组的远程在线看护的智能服务，最终实现机组的预测性维护，具有现实必要性。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于振动传感器的电泵健康管理系统及方法。
8.第一方面，一种基于振动传感器的电泵健康管理系统，包括无线振动温度传感器和数据处理中心，所述无线振动温度传感器与数据处理中心无线连接，所述数据处理中心包括后台主机和数据库；
9.所述无线振动温度传感器用于采集电泵振动速度和温度数据，并将所述振动速度和温度数据传输至所述数据库进行保存；
10.所述后台主机用于从所述数据库中读取所述振动速度，根据所述振动速度计算得到振动烈度，并将所述振动烈度存储于数据库；
11.所述后台主机还用于从所述数据库中读取振动烈度和温度数据，并根据所述振动烈度进行振动评价和振动预警，根据所述温度数据进行温度预警。
12.进一步地，所述无线振动温度传感器包括加速度传感器和温度传感器，所述采集电泵振动速度，具体为：
13.以5分钟为一个采集周期，无线振动温度传感器通过加速度传感器采集电泵三轴加速度数据，并根据所述加速度数据进行积分运算得到振动速度。
14.进一步地，所述根据所述振动速度计算得到振动烈度，具体为：
15.后台主机从所述数据库中获取前24h以内采集到的所有振动速度，根据公式计算得到振动烈度；
16.其中，vm为振动烈度,n为三轴方向上的测点数，v
xi
、v
yi
、v
zi
分别为三轴方向的振动速度。
17.进一步地，所述后台主机还用于设置温度越限报警阈值和振动烈度报警阈值。
18.进一步地，所述温度预警具体为：
19.将所述温度数据与温度越限报警阈值进行比较判断，当所述温度数据大于温度越限报警阈值时，则发出温度预警信息，并将所述温度预警信息存储于数据库。
20.进一步地，所述振动预警具体为：
21.将所述振动烈度与振动烈度报警阈值进行比较判断，当所述振动烈度大于振动烈度报警阈值时，则发出振动预警信息，并将所述振动预警信息存储于数据库。
22.进一步地，所述振动评价具体为：
23.根据泵的中心高和转速确定泵的类别；
24.根据泵的类别和振动烈度确定振动级别；
25.所述振动级别按国家标准分为a级、b级、c级以及d级。
26.进一步地，所述振动预警具体为：
27.当所述振动级别确定为d级时，则发出振动预警信息，并将所述振动预警信息存储于数据库。
28.第二方面，一种基于振动传感器的电泵健康管理方法，步骤包括：
29.无线振动温度传感器采集电泵振动速度和温度数据，并将所述振动速度和温度数据传输至所述数据库进行保存；
30.后台主机从所述数据库中读取所述振动速度，根据所述振动速度计算得到振动烈度，并将所述振动烈度存储于数据库；
31.后台主机从所述数据库中读取振动烈度和温度数据，并根据所述振动烈度进行振动评价和振动预警，根据所述温度数据进行温度预警。
32.本发明的有益效果体现在：通过采集振动速度和温度数据，并在后台进行计算处理，实现了对电泵的实时远程监测、状态评价以及智能预警的功能，减少人工工作量，提高电泵健康管理效率，降低了非计划停机的发生率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
34.图1为本发明实施例一提供的一种基于振动传感器的电泵健康管理系统的模块框图；
35.图2为本发明实施例二提供的一种基于振动传感器的电泵健康管理方法的流程图。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
37.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
38.实施例一
39.如图1所示，一种基于振动传感器的电泵健康管理系统，包括无线振动温度传感器和数据处理中心，无线振动温度传感器内部包括无线收发模块，通过无线收发模块与数据处理中心无线连接，数据处理中心包括后台主机和数据库。
40.其中，无线振动温度传感器用于采集电泵振动速度和温度数据，并将振动速度和温度数据传输至数据库进行保存。
41.具体地，无线振动温度传感器内部还包括加速度传感器和温度传感器，加速度传感器为三维高精度加速度传感器，用于采集三轴加速度值，温度传感器用于采集温度数据。以5分钟为一个采集周期，无线振动温度传感器通过温度传感器采集电泵温度数据，通过加速度传感器采集电泵三轴加速度数据，同时对采集到的加速度数据进行积分运算，得到振动速度。
42.振动速度计算过程如下：将加速度传感器采集到的加速度值设为a(t)m/s2，对加速度值进行一次积分运算，得到振动速度v(t)：
[0043][0044]
其中，a(t)为连续时域速率，ai为i时刻的加速度值。得到温度数据和振动速度后，传输至数据处理中心的数据库进行保存。
[0045]
进一步地，后台主机用于从数据库中读取振动速度，根据振动速度计算得到振动烈度，并将振动烈度存储于数据库。
[0046]
具体地，计算得到振动速度后，后台主机从数据库中获取前24h以内，通过无线振动温度传感器采集到x、y、z三轴上的所有振动速度，并根据计算公式计算出振动烈度，同时将计算得到的振动烈度存储于数据库中。计算公式为：
[0047][0048]
式中，vm为振动烈度，单位为mm/s；n为三轴方向上的测点数；v
xi
、v
yi
、v
zi
分别为三轴方向的振动速度，单位为mm/s。
[0049]
进一步地，后台主机还用于从数据库中读取振动烈度和温度数据，并根据振动烈度进行振动评价和振动预警，根据温度数据进行温度预警。
[0050]
具体地，用户可以通过后台主机设置温度越限报警阈值和振动烈度报警阈值，后台主机将阈值数据存储于数据库中，其具体报警阈值可根据实际监测情况进行设定。在对电泵的健康管理过程中，后台主机以5分钟为一个数据读取周期，从数据库中读取温度数据和振动烈度，并将温度数据与温度越限报警阈值进行比较，当温度数据大于温度越限报警阈值时，则发出温度预警信息。同理，后台主机将振动烈度与振动烈度报警阈值进行比较，
当振动烈度大于振动烈度报警阈值时，则发出振动预警信息。后台主机在每次发出预警信息的同时，均会将预警信息存入数据库，保留历史数据，以便工作人员后续查询。
[0051]
优选地，后台主机不仅能通过将振动烈度与振动报警阈值进行比较从而实现振动预警，同时也能根据振动烈度进行振动评价，以达到振动预警的目的。
[0052]
具体地，先根据泵的中心高和转速确定泵的类别，其分类标准如表1所示：
[0053][0054]
表1电泵分类标准
[0055]
确定泵的类别后，根据泵的类别和振动烈度查询表2确定振动级别，以进行振动评价：
[0056][0057]
表2振动级别划分表
[0058]
如表2所示，按国家标准的分类方式，振动级别分为a级、b级、c级以及d级，当后台主机评价出振动级别为d级时，则发出振动预警信息，同时将振动预警信息存储于数据库。
[0059]
优选地，无线振动温度传感器内部还包括锂电池、ad采集模块以及嵌入式主控芯片，采用磁吸底座，可快速安装于各种机泵设备的轴承外壳上，具有结构简单，安装方便的
优点。且无线振动温度传感器与数据处理中心无线连接，可通过无线通信的方式将采集的数据进行上传，实现数据共享。后台主机还具有协议解析、数据汇集、变化分析、提供历史数据管理以及自动报表等功能，并能在界面上进行实时数据和趋势数据的显示。
[0060]
实施例二
[0061]
如图2所示，一种基于振动传感器的电泵健康管理方法，步骤包括：
[0062]
s1：无线振动温度传感器采集电泵振动速度和温度数据，并将所述振动速度和温度数据传输至所述数据库进行保存；
[0063]
具体地，无线振动温度传感器内部包括加速度传感器和温度传感器，加速度传感器为三维高精度加速度传感器，用于采集三轴加速度值，温度传感器用于采集温度数据。无线振动温度传感器以5分钟为一个采集周期，通过温度传感器采集电泵温度数据，通过加速度传感器采集电泵三轴加速度数据，同时对采集到的加速度数据进行积分运算，得到振动速度。
[0064]
振动速度计算过程如下：将加速度传感器采集到的加速度值设为a(t)m/s2，对加速度值进行一次积分运算，得到振动速度v(t)：
[0065][0066]
其中，a(t)为连续时域速率，ai为i时刻的加速度值。得到温度数据和振动速度后，传输至数据处理中心的数据库进行保存。
[0067]
s2:后台主机从所述数据库中读取所述振动速度，根据所述振动速度计算得到振动烈度，并将所述振动烈度存储于数据库；
[0068]
具体地，计算得到振动速度后，后台主机从数据库中获取前24h以内，通过无线振动温度传感器采集到x、y、z三轴上的所有振动速度，并根据计算公式计算出振动烈度，同时将计算得到的振动烈度存储于数据库中。计算公式为：
[0069][0070]
式中，vm为振动烈度，单位为mm/s；n为三轴方向上的测点数；v
xi
、v
yi
、v
zi
分别为三轴方向的振动速度，单位为mm/s。
[0071]
s3：后台主机从所述数据库中读取振动烈度和温度数据，并根据所述振动烈度进行振动评价和振动预警，根据所述温度数据进行温度预警；
[0072]
具体地，用户可以通过后台主机设置温度越限报警阈值和振动烈度报警阈值，后台主机将阈值数据存储于数据库中，其具体报警阈值可根据实际监测情况进行设定。在对电泵的健康管理过程中，后台主机以5分钟为一个数据读取周期，从数据库中读取温度数据和振动烈度，并将温度数据与温度越限报警阈值进行比较，当温度数据大于温度越限报警阈值时，则发出温度预警信息。同理，后台主机将振动烈度与振动烈度报警阈值进行比较，当振动烈度大于振动烈度报警阈值时，则发出振动预警信息。后台主机在每次发出预警信息的同时，均会将预警信息存入数据库，保留历史数据，以便工作人员后续查询。
[0073]
优选地，后台主机不仅能通过将振动烈度与振动报警阈值进行比较从而实现振动预警，同时也能根据振动烈度进行振动评价，以达到振动预警的目的。
[0074]
具体地，先根据泵的中心高和转速确定泵的类别，其分类标准如表1所示：
[0075][0076]
表1电泵分类标准
[0077]
确定泵的类别后，根据泵的类别和振动烈度查询表2确定振动级别，以进行振动评价：
[0078][0079]
表2振动级别划分表
[0080]
如表2所示，按国家标准的分类方式，振动级别分为a级、b级、c级以及d级，当后台主机评价出振动级别为d级时，则发出振动预警信息，同时将振动预警信息存储于数据库。
[0081]
本发明通过采集振动速度和温度数据，并在后台进行计算处理，实现了对电泵的实时远程监测、状态评价以及智能预警的功能，减少人工工作量，提高电泵健康管理效率，降低了非计划停机的发生率。
[0082]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。