[发明专利]一种基于在线的无损单向阀故障检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于在线的无损单向阀故障检测系统及方法，属于故障检测技术领域。本发明利用声发射信号传感器采集单向阀运行信息，并将相应的信息经过信号放大器、模数转换器、数据先进先出排列传输到数据处理器，经转换通过ZigBee无线传输模式最终发送给主机，主机通过对采集到的声发射信号通过基于小波包的主元分析得到正常运行模型和实时监测模型，做到实时控制。本发明引入了小波包分解的主元分析理论，实现了单向阀运行实时监测的功能，使单向阀运行能够获得最佳的使用寿命和故障检测、预测效果。

技术领域

本发明涉及一种基于在线的无损单向阀故障检测系统及方法，属于故障检测技术领域。

背景技术

管道输送技术是新兴起的、继传统公路、铁路、水运、空运等运输方式之后的第五种运输方式。高压活塞隔膜泵的健康、稳定运行是输送管道的重要保证。因此，对高压活塞隔膜泵的健康监控与故障诊断，有着重要的现实意义和经济价值。一般来说，机械的故障检测常用的方法有振动检测及基于声发射的声音信号检测,其中对于振动检测缺点是对于机械的内部零件振动检测不精确、由于振动的方向性检测时需要多点布控，使信号分离较为困难，由于高压活塞隔膜泵整体庞大而复杂，其中单向阀在整个泵中更是不可缺少的方向控制阀之一，由于阀体大部分都位于泵体内部，所以振动检测不精确。

基于声发射的声音信号中含有丰富的信息，是表征机器故障最灵敏的征兆参数，许多故障都表现为声音异常。所以采用了基于声发射的故障检测，通过采集到的单向阀声发射信号进行小波包分解，从而进行能量谱分析,以得到的信号频率段的能量谱作为输入，建立正常运行模型，实现对机械设备的实时故障检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于在线的无损单向阀故障检测系统及方法，从而解决现有单向阀检测方法中检测不精确和信号采集难的问题。

本发明的技术方案是：一种基于在线的无损单向阀故障检测系统及方法，将采集到的声发射信号采用小波包分解后的主元分析理论方法，根据实际采集的正常声发射信号建立正常工况下单向阀运行的健康模型，通过主元统计方法中的故障检测统计量识别故障是否发生，实现单向阀的在线故障检测，从而避开了诸如技术工人经验不足检测不精确、定期换阀带来的资源及资金浪费等问题。

一种基于在线的无损单向阀故障检测系统，包括声音采集传感器、信号前置放大器、数据数模转换器、先进先出排列元件、单片机处理器、脉冲宽度调制模块、时钟频率测试元件、ZigBee无线传输模块和主机；

声音采集传感器与信号前置放大器连接，信号前置放大器与数据数模转换器连接，数据数模转换器与先进先出排列元件连接，先进先出排列元件与单片机处理器连接，单片机处理器与ZigBee无线传输模块连接，ZigBee无线传输模块与主机连接，脉冲宽度调制模块与时钟频率测试元件连接并组合，组合后分别与数据数模转换器、先进先出排列元件连接。

所述声音采集传感器可以为N个，N为整数，所述信号前置放大器、数据数模转换器、先进先出排列元件数量与声音采集传感器相同。

所述声音采集传感器、信号前置放大器、数据数模转换器、先进先出排列元件为一组，每组均与单片机处理器连接，每组均配备脉冲宽度调制模块和时钟频率测试元件。

所述声音采集传感器用于采集数据，采集的数据通过信号前置放大器、数据数模转换器传输到单片机处理器进行处理。

所述数据的采集和传输可以通过N个声音采集传感器和N个不同的通道并行运行。

所述脉冲宽度调制模块和时钟频率测试元件用来协调数据的传输和转换。

所述脉冲宽度调制模块和时钟频率测试元件利用微处理器的输出，对AD和FIFO的时钟频率进行控制。

所述单片机处理器进行处理后的数据，通过ZigBee无线传输模块传输到主机进行数据分析。