[发明专利]具有机泵在线能效评测的状态监测装置

说明书

本发明提供了具有机泵在线能效评测功能的状态监测装置，在CMS采集主机中设置能效模块，采集传感器数据并进行能效分析后，将实时能效分析结果发送给软件系统；故障诊断模块则对滤波后的信号进行HILBERT变换、转速阶次分析、FFT分析后，提取各异常特征比对应的能量幅度，将各异常特征点能量百分比与门限进行比较，超过门限值即进行故障报警。本申请通过自带的能效分析模块实时计算电机、水泵及机组的能耗和效率状态，实时在线提供能耗分析数据和故障诊断数据。

技术领域

本发明涉及机泵在线监测技术领域，特别地，涉及一种具有机泵在线能效评测和故障诊断功能的状态监测装置。

背景技术

电机电流、电压、轴承振动、温度，效率及泵的振动、轴摆度、转速及转向、流量、压力、效率等是反映机泵系统当前运行状态的重要参数。机组的健康状况会在上述信号上表征出来。通过对运行中的机泵关键设备、部件进行能效评测、状态监测及故障分析，能够对被监测设备进行异常预警，初步确定导致设备产生异常的原因及进行事前预防、预知检修以保障机组的安全、可靠和稳定运行。

目前，机泵设备运行能效和状态监测需要依靠DCS（Distributed ControlSystem，分布式控制系统）或CMS（Condition Monitoring System，在线状态监测系统）来实现。例如自来水厂，可以通过部署DCS系统，加装振动、压力、流量、电压、电流、温度巡检仪来获得机泵的运行能效和实时状态。例如电厂，可以通过部署CMS系统，加装振动、压力、流量、电压、电流、温度、转速传感器等来获得机泵的运行能效和实时状态。

投入工业应用的CMS系统主要功能是对监测节点进行在线的组态图形化状态监视、历史趋势变化查看，实时报警预警，并没有对被监测对象（如机组）的各环节能耗、效率进行监测。其具体功能框架结构如图1所示，各类传感器收集被监测对象的振动、速度、温度、压力、流量、电气等DCS参数后，发送至CMS采集主机系统，CMS采集主机系统再将过程数据发送到监控软件进行实时在线分析和记录存储。

但在实际的应用中，从成本和安装工艺上考虑，单台机组无流量测点及机组扭矩传感器测点，因此无法获得每一台机泵的流量及轴系转矩、功率等参量状态，从而导致DCS系统或CMS系统不能实现实时能效评测及全面的状态监测。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有机泵在线能效评测和故障诊断功能的状态监测装置，以解决目前传统机泵状态监测系统无法获得流量、轴系转矩与功率等参量状态，不能进行实时能效评测和故障诊断的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有机泵在线能效评测功能的状态监测装置，包括设置在CMS采集主机中的能效模块，所述能效模块采集传感器数据并进行能效分析后，将实时能效分析结果发送给软件系统；

采用损耗分析计算出电机的轴功率，在20% - 120%的额定工况下，采用压力扬程与总扬程逼近的方式反推出当前机组出口流量，具体公式如下：

电机绕组电阻 Rr = Rc* (235+Tr )/(235+ Tc)

电机定子铜耗Pcus = 3*I*I* Rr / 1000.0

转差率Sl =（N-n）/N

电机转子铜耗Pcur = (P1- PF - Pcu1)* Sl

电机杂散损耗Ps = (0.025-0.005*lgPn)*P1其中，1<Pn<10000

电机杂散损耗Ps = 0.005*P1其中，Pn

>10000

电机轴功率P2 = P1 – Pcus – Pcur -PF- Ps

扭矩T = P2 *1000 / (9550*n)