一种机泵故障预警诊断系统及方法与流程

本发明属于螺杆泵过盈度分析诊断与远程监测，具体涉及一种机泵故障预警诊断系统及方法。

背景技术：

1、在油田生产过程中机泵是重要的机械设备，用于油、气、水介质的输送，常见的机泵包括螺杆泵、离心泵、往复泵、齿轮泵，目前监测机泵工作状态的方法是利用scada系统，即数据采集与监视控制系统。scada系统是以计算机为基础的dcs与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域，目前scada系统主要对螺杆泵的进出口压力、瞬时流量进行监控，结合流量变化曲线分析机泵运行是否正常，各个参数是否在正常范围内，是设备监控的主要技术手段。

2、国家知识产权局于2022年3月29日授权公开的公告号为cn108681633b的发明专利，专利名称为“一种基于状态参数的凝结水泵故障预警方法”，该专利首先在scada系统的运行数据中表征凝结水泵系统的状态参数中选出训练数据和测试数据，其次利用基于ls-svr的凝结水泵多元状态回归模型对凝结水泵系统状态参数进行拟合，获取凝结水泵系统各个状态参数的回归值，将所得的回归值与实际值进行比较得到偏差，最后通过设置基于置信区间的偏差动态阈值进行状态参数的早期故障预警。该故障预警方法的缺点在于只能对泵的进口、出口压力、瞬时流量进行监控，无法精确分析螺杆泵各部位振动是否正常，各连接件及密封件有无失效，定子和转子摩擦温度是否正常、当设备发生严重故障时人员才能发现，导致设备停运，造成经济损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机泵故障预警诊断系统，克服现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的另一目的在于提供一种机泵故障预警诊断方法，根据波形图可以精准判断故障点，实现故障预警、分析诊断。

3、为此，本发明提供的技术方案如下：

4、一种机泵故障预警诊断系统，包括加速度位移传感器、网络模块和计算机，所述加速度位移传感器通过网络模块和计算机电信号连接，所述加速度位移传感器安装在机泵上；

5、所述计算机储存有故障曲线数据库，所述加速度位移传感器用于实时检测机泵的位移和加速度数据，并通过网络模块发送给计算机生成振动时域波形，所述计算机用于将形成的振动时域波形与故障曲线数据库中的故障曲线进行比对后诊断故障并报警，并结合振动时域波形的变化进行自我学习。

6、还包括外壳和底座，所述加速度位移传感器位于外壳内，所述外壳和底座固连，所述底座上设有磁块，所述加速度位移传感器安装在底座上；

7、所述加速度位移传感器通过dc电能输入线连接电源，所述电源另一端电连接有开关，所述开关贯穿至外壳的顶端外表面。

8、所述加速度位移传感器包括位移传感器、x轴加速度传感器、y轴加速度传感器和z轴加速度传感器，所述x轴加速度传感器、y轴加速度传感器和z轴加速度传感器分别安装在位移传感器的x、y和z方向。

9、还包括温度传感器，所述温度传感器与网络模块电信号连接。

10、一种机泵故障预警诊断方法，采用机泵故障预警诊断系统，其包括以下步骤：

11、步骤1)将加速度位移传感器装配在机泵所需检测部位，进行数据采集；

12、步骤2)采集的数据通过网络模块发送给计算机生成振动时域波形，计算机将振动时域波形与故障曲线数据库中的故障曲线进行比对后诊断故障，并进行预警；其中，振动时域波形表现为波形图，故障包括转子不平衡故障、泵传动机构连接件断裂失效、过滤器滤网堵塞、机泵的定子和转子间隙变大以及输送介质异常；

13、步骤3)计算机结合振动时域波形的变化进行自我学习，并存储在故障曲线数据库中。

14、步骤2)中所述的转子不平衡故障对应的波形图特征为出现削波现象。

15、步骤2)中所述的机泵传动机构连接件断裂失效对应的波形图特征为：波形图中x、y、z三个方向上的坐标烈度值从3.5mm/s～4.0mm/s下降到0.5mm/s～0.8mm/s；其中，连接件包括联轴器、万向节。

16、步骤2)所述的过滤器滤网堵塞对应的波形图特征为：波形图中x、y、z三个方向上的加速度峰值显示不连续的振动。

17、步骤2)所述的机泵的定子和转子间隙变大对应的波形图特征为：波形图中y轴的加速度峰值增大，z轴的振动烈度出现一个尖峰。

18、步骤2)所述的输送介质异常对应的波形图特征为：启泵瞬间波形图x轴方向的振动烈度呈直线上升，达到了设备振动的上限值，产生报警。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明通过加速度位移传感器对机泵的振动参数进行采集，通过网络模块将数据发送给计算机，从而由计算机生成振动时域波形，并将振动时域波形与故障曲线数据库中的故障曲线进行比对后诊断故障，并进行预警，从而实现远程判断设备运行状态，同时结合振动曲线的变化，进行自我学习，完善故障曲线数据库，精准判断故障点，实现故障预警、分析诊断等功能。

21、本发明方法通过位移传感器、x轴加速度传感器、y轴加速度传感器、z轴加速度传感器以及温度传感器实时检测机泵三个坐标轴(x轴、y轴、z轴)上的机械振动信号以及机泵温度，可以精确分析螺杆泵各部位振动是否正常，各连接件及密封件有无失效，定子和转子摩擦温度是否正常。

技术特征：

1.一种机泵故障预警诊断系统，其特征在于：包括加速度位移传感器、网络模块和计算机，所述加速度位移传感器通过网络模块和计算机电信号连接，所述加速度位移传感器安装在机泵上；

2.根据权利要求1所述的一种机泵故障预警诊断系统，其特征在于：还包括外壳和底座，所述加速度位移传感器位于外壳内，所述外壳和底座固连，所述底座上设有磁块，所述加速度位移传感器安装在底座上；

3.根据权利要求1所述的一种机泵故障预警诊断系统，其特征在于：所述加速度位移传感器包括位移传感器、x轴加速度传感器、y轴加速度传感器和z轴加速度传感器，所述x轴加速度传感器、y轴加速度传感器和z轴加速度传感器分别安装在位移传感器的x、y和z方向。

4.根据权利要求1所述的一种机泵故障预警诊断系统，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器与网络模块电信号连接。

5.一种机泵故障预警诊断方法，采用权利要求3所述的机泵故障预警诊断系统，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种机泵故障预警诊断方法，其特征在于：步骤2)中所述的转子不平衡故障对应的波形图特征为出现削波现象。

7.根据权利要求5所述的一种机泵故障预警诊断方法，其特征在于：步骤2)中所述的机泵传动机构连接件断裂失效对应的波形图特征为：波形图中x、y、z三个方向上的坐标烈度值从3.5mm/s～4.0mm/s下降到0.5mm/s～0.8mm/s；其中，连接件包括联轴器、万向节。

8.根据权利要求5所述的一种机泵故障预警诊断方法，其特征在于：步骤2)所述的过滤器滤网堵塞对应的波形图特征为：波形图中x、y、z三个方向上的加速度峰值显示不连续的振动。

9.根据权利要求5所述的一种机泵故障预警诊断方法，其特征在于：步骤2)所述的机泵的定子和转子间隙变大对应的波形图特征为：波形图中y轴的加速度峰值增大，z轴的振动烈度出现一个尖峰。

10.根据权利要求5所述的一种机泵故障预警诊断方法，其特征在于：步骤2)所述的输送介质异常对应的波形图特征为：启泵瞬间波形图x轴方向的振动烈度呈直线上升，达到了设备振动的上限值，产生报警。

技术总结本发明提供了一种机泵故障预警诊断系统及方法，诊断系统包括加速度位移传感器、网络模块和计算机，所述加速度位移传感器通过网络模块和计算机电信号连接，所述加速度位移传感器安装在机泵上；所述计算机储存有故障曲线数据库，所述加速度位移传感器用于实时检测机泵的位移和加速度数据，并通过网络模块发送给计算机生成振动时域波形，所述计算机用于将形成的振动时域波形与故障曲线数据库中的故障曲线进行比对后诊断故障并报警，并结合振动时域波形的变化进行自我学习。本发明可以精确分析螺杆泵各部位振动是否正常，各连接件及密封件有无失效，定子和转子摩擦温度是否正常。技术研发人员：赵旭东,辛胜杰,丑建勋,罗剑,王凌云,王海峰,居迎军,王善俊,何吉波,胡晓雪,张华,雷永吉,姜志刚,刘静,李云鹏,李宁英,李小燕,李克,郑奎,魏波,曹庆红,张甲康,汪哲,景忠峰,乔江宏,董涛,祝月,段明霞,马小凡受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18