间的关系，为扬程和效率的计算也提供了更多可能的数据，并 计算消防水泵瞬时的扬程和效率。
[0030] 3、采集消防水泵启动时的时域信号，进行HHT变换得到表征消防水泵运行状态的 特征量，并输入到RBF神经网络进行故障诊断。
【附图说明】
[0031] 为了更好的说明本发明涉及到的技术、方法等，提供以下【附图说明】
[0032] 图1为本发明的物理示意图
【具体实施方式】
[0033] 本发明的特征可以由以下技术步骤表明：
[0034] 步骤一：建立包含消防水泵在内的封闭循环管路，在消防水泵基座安装振动传感 器、转轴上安装转速扭矩传感器、消防水泵的进出口安装压力传感器、消防水泵出口安装流 量传感器，建立消防水泵控制的试验平台。
[0035] 步骤二：设置数据采集卡的采样频率，对各个传感器进行同步数据采集，获取消防 水泵在启动过程中进出水压力、管道流量、泵机振动、温度等信号，且通过以太网实时上传 到上位机，进行时域分析处理，获得信号幅值等信息。
[0036] 步骤三：根据消防水泵快速启动时的固有机械特性和流体力学等知识，计算消防 水泵瞬时扬程
[0038] 式中D1J2AA分别为消防水泵进出口所在点的直径和断面宽度，将采集到的参 数代入到上式便可以计算到消防水泵的瞬时扬程。
[0039] 步骤四：根据统计规律及经验公式，假定消防水泵在转速从零到最大的过程中满 足相似定律，消防水泵在某一稳定角速度下运行时，效率随流量变化呈二次曲线规律变 化，且存在一个最大的效率点，对应存在最优工况流量，此时最大效率为nC1和流量Q〇,检测 到泵瞬时的流量和转速，瞬时效率表示为
[0041] 步骤五：利用HHT方法对压力、瞬态扬程、效率、转速及振动信号进行分析处理。首 先对采集到的信号X(t)进行EMD分解得到有限个IMF分量，识别出信号的所有极值点，分 别拟合出信号的上包络线和下包络线，筛选出原始信号的所有MF，对每一个固态Cj (t)作 Hilbert变换
[0045] 步骤六：采用Gaussian函数作为径向基函数，然后对RBF网络进行训练，包括径向 基函数中心Ci的学习、径向基函数宽度〇i的学习和隐层和输出层连接权值《M的学习， 得到有效的神经网络模型，进行故障诊断，RBF神经网络输出为
[0047] 上式y、《、巾分别为输出矢量、连接权值和隐层输出，采用Gaussian函数作为径 向基函数，则4>j(X)为
[0049] 上式中&为隐层第j个径向基函数的中心，〇 ^为隐节点的宽度。首先初始化所 有聚类中心(^，将N样本X按最近的聚类中心分类，计算各类样本的均值，修改聚类中心，重 复以上步骤直至所有的聚类中心不在变化，然后将各个聚类中心赋给各RBF的中心。根据 聚类中心与训练样本之间的平均距离算出径向基函数的宽度％_和巾^x)。
HHT方法提取到的温度、转速、振动、扬程、效率信号的瞬时频率和幅值等特征量输入到RBF神经网络进行故障诊断。
【主权项】
1. 一种检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，具体是指建立一个消防水泵 在内的循环管路系统，通过控制消防水泵在不同的启动加速度和管路阻力下快速启动，利 用数据采集卡采集消防水泵振动、转速、流量、压力等数据，计算消防水泵的瞬态扬程和效 率，利用HHT方法对信号进行处理，提取信号的瞬时频率等特征量，输入到RBF神经网络进 行故障检测。2. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：建立了一个包含消防水泵模型在内的循环管路系统，它由变频器、泵机、管网、消防水箱 和转速、温度、振动等传感器组成。3. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：采用专门的程序控制阀门开合度来控制整个启动过程中管路的流量，利用变频器让消 防水泵以不同的加速度快速启动；并且利用数据采集卡对各个传感器进行多路同步采集， 实时传输到上位机，为数据测算提供更多有效的数据组合。4. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：对采集到的转速、温度、振动、流量、压力信号在时域进行处理，计算各个信号的峰值和 平均值等特征参数，为在时域检测消防水泵故障提供依据。5. 根据权利要求1和3所述的一种检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法， 其特征在于：消防水泵在快速启动的过程中，需要考虑叶轮加速以及流体加速对系统的影 响，利用采集到的流量和泵机转速等数据，计算消防水泵在变工况运行时叶轮和流体共同 产生的非稳定扬程，将该转速下的非稳定扬程和稳态扬程相加便能得到泵机的瞬态扬程。6. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：根据统计规律及经验公式，依据消防水泵在转速从零到最大的过程中满足相似定律，消 防水泵在某一稳定角速度下运行时，效率随流量变化呈二次曲线规律变化，根据效率变 化的规律和采集的瞬时流量和转速，可计算出消防水泵的瞬时效率。7. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：利用HHT方法分别对压力、瞬态扬程、效率、转速及非平稳振动信号进行EMD分解，得到 有限个IMF信号函数，然后对每个IMF分量进行Hilbert变换，获得信号的瞬时频率、幅值 谱等特征量。8. 根据权利要求1所述的检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，其特征在 于：把HHT方法提取到的特征量输入到RBF神经网络进行故障诊断。
【专利摘要】本发明旨在提供一种检测消防水泵在快速启动过程中瞬态故障的方法，该检测对象主要由消防水泵、管路和消防水箱等组成，通过控制消防水泵在不同加速度和管路阻力条件下启动，利用数据采集卡同步采集泵机的振动、温度、转速、进出口压力、管路流量的信号，且实时传输到上位机进行处理；根据采集的信号计算瞬态下泵机的扬程和效率，分析处理消防水泵启动过程中各个物理量在时域的特征，包括信号的峰值和平均值，利用HHT方法对信号进行EMD分解，将分解得到的每个IMF分量进行Hilbert变换，得到信号的幅值谱和瞬时频率等表征泵机运行状态的特征参数，将提取的特征量输入到RBF神经网络进行故障诊断，揭示出消防水泵在快速启动过程中的瞬时运行状态。
【IPC分类】F04B51/00, A62C37/50
【公开号】CN104888396
【申请号】CN201510259642
【发明人】柴毅, 屈剑锋, 张国洲, 陈鹏, 任浩
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月20日