一种基于安全寻优的变频控制系统的制作方法

本发明属于水泵机组的变频控制领域，具体是一种基于安全寻优的变频控制系统。

背景技术：

1、大型潜水泵机组通常应用于城市排水系统、水利工程、矿山水处理、农业灌溉以及工业冷却等领域的潜水泵设备。

2、公开号为cn116221091a的发明专利申请公开了一种水泵机组故障的确定方法及系统，该方法为：采集水泵机组的多组待处理振动信号；对多组待处理振动信号进行预处理，得到待处理特征矩阵；将待处理特征矩阵输入预设的故障诊断模型进行故障识别和故障诊断，得到水泵机组的故障诊断结果，故障诊断模型基于样本振动信号训练改进后的长短期记忆神经网络模型得到；对待处理特征矩阵进行故障识别和故障诊断，得到水泵机组的故障诊断结果，能够提高水泵机组的故障诊断的准确度。

3、上述现有技术仅提取水泵机的一种运行数据，评估水泵机组的运行状态，而水泵机组的工作环境复杂多变，其运行状态受多种因素影响，仅依赖单一运行数据进行评估，易导致评估结果不够精准的问题。因此本发明提供了一种基于安全寻优的变频控制系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种基于安全寻优的变频控制系统，用于解决现有技术仅提取水泵机的一种运行数据，评估水泵机组的运行状态，易导致评估结果不够精准的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种基于安全寻优的变频控制系统，包括数据处理模块，以及与之相连接的数据采集模块和故障诊断模块；所述故障诊断模块与控制模块之间通信连接；

3、数据采集模块：用于采集水泵机组若干运行数据；其中，运行数据包括电流、电压、温度、压力和震动幅度；

4、数据处理模块：用于建立各运行数据的变化曲线，并得到各运行数据曲线对应的多项式方程；提取多项式方程的驻点，计算水泵机组的状态评估值；

5、故障诊断模块：基于状态评估值，判断水泵机组是否发生故障；是，则发送警报信号至控制模块，并采取措施；否，则不做处理。

6、优选的，所述建立各运行数据的变化曲线，并得到各运行数据曲线对应的多项式方程，包括：

7、去除若干运行数据的最值，将剩余若干运行数据分别进行多项式曲线拟合，得到各运行数据对应的变化曲线；

8、通过最小二乘法建立各变化曲线对应的多项式方程；其中，变化曲线以时间为自变量，各运行数据为因变量。

9、本发明通过去除最值以减少极端数据对整体趋势的影响，使得分析结果更加可靠；有助于消除因偶然误差或异常值导致的偏差，提高分析的准确性；多项式曲线拟合法能够很好地适应各种形状的数据分布，特别是当数据呈现出非线性关系时。通过选择适当的多项式阶数，可以得到与观测数据最匹配的拟合曲线，从而更准确地描述运行数据的变化趋势。

10、优选的，所述提取多项式方程的驻点，计算水泵机组的状态评估值，包括：

11、计算各多项式方程的驻点，并分别进行均值处理，得到各运行数据的驻点均值，标记为ci；

12、通过公式sy＝αi×σci计算得到水泵机组的状态评估值sy；其中，i表示运行数据的编号，i＝0，1，…，n，n为正整数；σ表示对i求和；αi表示各运行参数对应的权重系数，σαi＝1。

13、本发明通过计算各变化曲线的驻点，分析水泵机组的状态评估值；驻点作为函数图形上导数为零的点，反映了系统在该点达到某种平衡状态，即运行参数在该点不再呈现明显的上升或下降趋势，具有代表性；通过考虑多个运行参数对应的若干驻点，分析水泵机组状态的影响；有助于避免仅依赖单一参数进行状态评估的局限性，提高评估的全面性和准确性。

14、优选的，所述基于状态评估值，判断水泵机组是否发生故障，包括：

15、判断状态评估值是否大于评估阈值；是，则水泵机组发生故障；否，则计算状态评估值与评估阈值之间的差值，分析水泵机组的运行状态。

16、优选的，所述计算状态评估值与评估阈值之间的差值，分析水泵机组的运行状态，包括：

17、判断差值是否小于差值阈值；否，则水泵机组正常；是，则提取前n次分析得到的状态评估值，将前n次的状态评估值与评估阈值进行比较；

18、若前n次的状态评估值均小于评估阈值，将前n次的状态评估值与当前的状态评估值组合，得到n+1个状态评估值集合；对n+1个状态评估值进行线性回归分析，得到一条拟合直线，若拟合直线处于下降趋势时，则水泵机组存在潜在故障。

19、本发明通过计算状态评估值与评估阈值之间的差值，并分析差值与差值阈值之间的关系，提取前n次分析得到的状态评估值，并结合第n+1次的状态评估值，得到拟合直线，基于趋势变化的预判方法，在状态参数出现微小但持续的负面变化时，及早识别出潜在的故障迹象，为维护人员提供了宝贵的响应时间。

20、优选的，所述控制模块对存在潜在故障和故障的水泵机组进行降速处理，当不再发送警报信号时，逐渐恢复至设定频率运行；当持续发送警报信号，水泵机组停机。

21、本发明通过在检测到潜在故障时主动降速，可以有效减轻设备负载，防止小问题恶化为大故障，延长水泵机组的使用寿命，减少突发性停机造成的损失，且在运行过程中当工况异常时通过降速保护机组安全可靠运行，避免“水锤”“汽蚀”效应，延长机组使用寿命；同时可以节省电力消耗，提高整个系统的能源利用效率。这对于节能减排和降低运营成本非常有利。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1.本发明将若干运行数据分别进行曲线的拟合，并分析各运行数据曲线的多项式方程；分析多项式方程的驻点；计算各运行数据对应的多项式方程驻点的均值，进一步得到水泵机组的状态评估值；通过分析多项式方程的驻点，可以识别出水泵运行参数变化的关键点，这些点往往与性能的突变或工况的转变有关；及时发现驻点的变化，有助于及时预警异常状态；

24、2.本发明当状态评估值小于评估阈值时，提取当前状态评估值的前n次的状态评估值，并将获得的n+1次状态评估值进行线性回归分析，得到一条拟合直线，根据直线的变化趋势，预测水泵机组工作状态的未来发展趋势，有利于提前发现水泵机组的异常状态，采取措施；

25、3.本发明数据采集模块采集水泵机组若干运行数据；数据处理模块建立各运行数据的变化曲线，并得到各运行数据曲线对应的多项式方程；提取多项式方程的驻点，计算水泵机组的状态评估值；通过综合考虑多个运行数据，可精准评估水泵机组的运行状态，及时发送警报，采取措施；从而有效控制维护成本，延长设备使用寿命。

技术特征：

1.一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，包括数据处理模块，以及与之相连接的数据采集模块和故障诊断模块；所述故障诊断模块与控制模块之间通信连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，所述建立各运行数据的变化曲线，并得到各运行数据曲线对应的多项式方程，包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，所述提取多项式方程的驻点，计算水泵机组的状态评估值，包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，所述基于状态评估值，判断水泵机组是否发生故障，包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，所述计算状态评估值与评估阈值之间的差值，分析水泵机组的运行状态，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于安全寻优的变频控制系统，其特征在于，所述控制模块对存在潜在故障和故障的水泵机组进行降速处理，当不再发送警报信号时，逐渐恢复至设定频率运行；当持续发送警报信号，水泵机组停机。

技术总结本发明公开了一种基于安全寻优的变频控制系统，涉及水泵机组的变频控制技术领域，解决了现有技术仅提取水泵机的一种运行数据，评估水泵机组的运行状态，易导致评估结果不够精准的技术问题；本发明数据采集模块采集水泵机组若干运行数据；数据处理模块建立各运行数据的变化曲线，并得到各运行数据曲线对应的多项式方程；提取多项式方程的驻点，计算水泵机组的状态评估值；基于状态评估值，分析水泵机组的运行状态；本发明通过综合考虑多个运行数据，精准评估水泵机组的运行状态，以及在设备状态开始下滑的早期阶段就发出预警，为维护团队提供了宝贵的干预时间窗，有助于实施预防性维护，减少重大故障发生。技术研发人员：李星,姚磊,朱天翔,汪冰,张海涛,熊奇波,康跃受保护的技术使用者：合肥三益江海智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18