[发明专利]输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪

说明书

本发明涉及的是输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪，它利用LabVIEW平台将进行噪声样本采集模块、信号调理模块、信号分析模块、单频特征提取、噪声故障判断模块、人机界面整合，实现输油泵机组整体运行噪声检测及故障判定；信号分析模块用于实现待测信号的时域波形和幅频特性分析显示，实现弱噪声从强噪声中的分离；单频特征提取完成从电磁噪声中提取反映主频噪声单频特征，将幅值最高的前N个单频信号进行解绑经过修正计算得到相应的幅值、噪声A声级；噪声故障判断模块对电磁噪声进行判断，将所提取的单频数组进行解绑，对数组中元素进行判定是否报警。本发明在系统满载运转时利用电磁噪声进行监测。

技术领域

本发明涉及噪声监测技术范畴，具体涉及输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪。

背景技术

输油泵机组在运行状态下必然会产生相应的噪声，根据噪声产生机理分为机械噪声、电磁噪声、空气动力学噪声和流体力学噪声。噪声中含有丰富的状态信息，电机的电磁噪声某种程度上能够反映电机的工作状态和健康状况。电机设计阶段遵循提高效率、减小各部噪声的原则。但若想保持电机频率不变情况下减小电机体积，随之而来的是电机功率密度和电机气隙中磁通密度增加，导致电磁力波幅值增加，进而表现为电磁噪声幅值升高。定子和转子是电机中不可缺少的驱动部件，定子安装在电机外壳上固定不动，转子通过定子磁场变化进行周期性运动，所以气隙是定转子之间必不可少的部分。气隙长度越长电机磁阻越大，当一个方向气隙达到一定长度，另一方向上的气隙就会缩小，导致定转子接触。因此，在设计电机时，定转子之间的气隙越短越好。但是，由于工艺问题，气隙长度不可能无限小，只能保持在一个最佳的距离范围之内，并且分布均匀，正常情况下，气隙偏心的范围小于10％。当电机经过长期运转，定子和转子将因为长时间的磁力影响产生形变，随之电磁噪声也会产生偏移，电磁噪声的声压级也会随之升高。若通过电磁噪声判断电机工作状态和健康状况，必然要在输油泵机组整体运行噪声中辨识和分离出相对微弱的电磁噪声。

发明内容

本发明的目的是提供输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪，这种输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪用于针对输油泵机组运行噪声，在系统满载运转时利用电磁噪声进行监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种输油泵机组电磁噪声自动监测分析仪利用LabVIEW平台将噪声样本采集模块、信号调理模块、信号分析模块、单频特征提取、噪声故障判断模块、人机界面整合，实现输油泵机组整体运行噪声检测及故障判定；噪声样本采集模块包括多个声压传感器、数据采集卡，输油泵机组设置多个采样点，每个采样点安装一个声压传感器，声压传感器距输油泵机组装置1-3cm，采取近点声源采集，各声压传感器连接数据采集卡，用于输油泵机组运行噪声样本的采集；信号调理模块用于实现输油泵机组运行噪声信号的放大；信号分析模块用于实现待测信号的时域波形和幅频特性分析显示，带通滤波根据电磁噪声的主频噪声确定上下限截止频率，实现弱噪声从强噪声中的分离；单频特征提取用于从电磁噪声中提取反映主频噪声单频特征，将幅值最高的前N个单频信号进行解绑经过修正计算得到相应的幅值、噪声A声级；

噪声故障判断模块对电磁噪声进行判断，将所提取的单频数组进行解绑，对数组中元素进行判定：首先判定在单频数组中是否存在单频信息频率在2f₀附近处，再对时域波形进行脉动周期分析，查看时域波形图的脉动周期是否接近1/2sf₀，如果两项都不存在，说明电机气隙在正常值范围之内；当所测频谱中仅存在脉动周期接近1/2sf₀的情况，判定产生气隙动态偏心，选取单独的带通滤波器对50-150Hz频率进行单频提取；当电磁噪声频率在2f₀附近处存在明显单频信息，且幅值较高但时域脉动周期属于正常，则判定气隙产生静态偏心；如果两项都存在，判定电机产生气隙混合偏心，立即报警。

上述方案中单频特征提取的具体方法：