一种智能水泵故障预警系统的制作方法

本发明涉及水泵故障诊断技术领域，特别是涉及一种智能水泵故障预警系统。

背景技术：

随着智能水泵的流行，传统的水泵控制系统只有在故障发生时才发出报警信息，故障发生后往往需要较长的时间来进行维修，严重影响的小区供水，这种故障处置方式越来越无法满足现代城市快节奏生活的要求，所以亟需一种智能水泵预警系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能水泵故障预警系统，能有效避免水泵故障的扩大。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能水泵故障预警系统，包括相互连接的传感器组和水泵控制中心，所述传感器组包括电流测量模块、电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器、压力传感器和流量传感器；所述电流测量模块用于检测电机的运行电流；所述电机轴承温度传感器用于检测电机轴承的温度；所述电机定子温度传感器用于检测电机定子的温度；所述igbt内置温度传感器用于检测变频器igbt的温度；所述压力传感器用于检测水泵的输入压力；所述流量传感器用于检测水泵的流量；所述水泵控制中心将所述传感器组采集到的数据与保存的水泵数据模型进行对比分析，判断水泵是否存在故障先兆。

所述水泵控制中心根据压力传感器和流量传感器检测的数据计算出当前水泵的负载率，并在水泵负载率为50％、80％和100％时，采集所述电流测量模块、电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器的检测数据，将电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器的检测到的温度最高值与所述水泵数据模型中的温度稳定值进行比较，当检测到的温度最高值超过所述温度稳定值时，对电流测量模块检测到的电流数据与所述水泵数据模型中的电流稳定值进行比较，当检测到的电流数据高于电流稳定值，且存在周期性跳动或呈现上升趋势时，所述水泵控制中心判定水泵存在故障先兆。

水泵正常情况在不同负载率下电机定子温度、电机轴承温度、igbt内置温度、电机运行电流与时间的对应关系曲线。

所述水泵数据模型通过收集水泵负载率为50％、80％和100％时的电机运行电流值、电机定子最高温度、电机轴承最高温度和变频器igbt最高温度进行自适应调整。

所述传感器组还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器用于检测环境温度，所述水泵控制中心对收到的所述电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器检测的数据通过检测的环境温度进行温度补偿。

所述水泵控制中心还连接有显示模块，所述水泵控制中心在判定水泵存在故障先兆时，通过显示模块显示相同负载时当前电流曲线变化图、电机定子温度曲线变化图、变频器igbt温度曲线变化图和电机轴承温度曲线变化图。

所述水泵控制中心还通过通讯模块与终端系统相连，所述水泵控制中心在判定水泵存在故障先兆时，通过所述通讯模块将故障先兆信息传送给所述终端系统。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明实现了智能水泵的预警和报警，及时发现、及时处理，有效避免了水泵故障的扩大，大大提高了维修维护效率。而且结构简单、安装方便、成本较低，可广泛应用于水泵智能在线监测。

附图说明

图1是本发明系统组成拓扑图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明实施方式中的电流变化趋势图；

图4是本发明实施方式中的温度变化趋势图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种智能水泵故障预警系统，如图1所示，包括相互连接的传感器组和水泵控制中心，所述传感器组包括电流测量模块、电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器、压力传感器和流量传感器；所述电流测量模块用于检测电机的运行电流；所述电机轴承温度传感器用于检测电机轴承的温度；所述电机定子温度传感器用于检测电机定子的温度；所述igbt内置温度传感器用于检测变频器igbt的温度；所述压力传感器用于检测水泵的输入压力；所述流量传感器用于检测水泵的流量；所述水泵控制中心将所述传感器组采集到的数据与保存的水泵数据模型进行对比分析，判断水泵是否存在故障先兆。

本实施方式中，所述水泵控制中心还连接有显示模块，所述水泵控制中心在判定水泵存在故障先兆时，通过显示模块显示相同负载时当前电流曲线变化图、电机定子温度曲线变化图、变频器igbt温度曲线变化图和电机轴承温度曲线变化图。通过显示模块可以使现场人员马上知道当前水泵的运行状态。所述水泵控制中心还通过通讯模块与终端系统相连，所述水泵控制中心在判定水泵存在故障先兆时，通过所述通讯模块将故障先兆信息传送给所述终端系统。其中，通讯模块可以采用以太网、gprs或蓝牙的方式将故障先兆信息传输给终端系统，利用通讯模块可以马上通知泵站维护人员，以便他们及时进行维护及清除潜在故障，提高水泵寿命。

本实施方式的智能水泵故障预警系统的工作流程如图2所示，所述水泵控制中心首先收集压力传感器和流量传感器检测的数据，并根据压力传感器和流量传感器检测的数据计算出当前水泵的负载率，当水泵负载率为50％、80％和100％时，水泵控制中心采集所述电流测量模块、电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器的检测数据，并将电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器的检测到的温度最高值与所述水泵数据模型中的温度稳定值进行比较。由于水泵在其正常运转时在相同的负载输出时，电机定子温度、电机轴承温度、变频器igbt温度各自有固定的温升上升趋势，而且在运转过程中温升会上升到一个稳定的值(该温升上升趋势就是水泵控制中心中保存的水泵数据模型，即水泵正常情况在不同负载率下的电机定子温度、电机轴承温度、igbt内置温度与时间的对应关系曲线)，水泵一旦存在故障，温度变化趋势会有明显的异常变化，而且温升会超过正常情况下的稳定值。当检测到的温度最高值超过所述温度稳定值时，水泵控制中心需要收集在相同负载率下电机的运行电流数据，并结合水泵数据模型中电机运行电流与时间对于关系曲线来进行判定。水泵控制中心对电流测量模块检测到的电流数据与所述水泵数据模型中的电流稳定值进行比较，由于在水泵正常运转时，其电流表现应为恒定或轻微波动，当水泵内部有异物、水利部件出现松动、或轴承滚动体碎裂时，电流会呈现出周期的急剧跳动，且电流值也会明显增大或呈缓慢上升趋势。因此，当检测到的电流数据高于电流稳定值，且存在周期性跳动或呈现上升趋势时，所述水泵控制中心判定水泵存在故障先兆，当判定水泵存在故障先兆时，显示模块将显示如图3和图4的曲线图，通讯模块则将故障先兆信息和如图3和图4的曲线图发送至终端系统。

值得一提的是，为保证数据的准确性，所述水泵数据模型通过收集水泵负载率为50％、80％和100％时的电机运行电流值、电机定子最高温度、电机轴承最高温度和变频器igbt最高温度进行自适应调整。具体地说，当水泵控制中心判定水泵不存在故障先兆时，将收集水泵在负载率100％、80％和50％时的电流值，以及各个温度传感器检测到的最高工作温度值，并分别建立数据库，该数据库最低需要1000个基础数据，并随水泵运行时间加长，增加到5000个基础数据，并把数据更新归档到水泵数据模型中。另外，为了减少外部环境因素影响，所述传感器组还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器用于检测环境温度，所述水泵控制中心对收到的所述电机轴承温度传感器、电机定子温度传感器、igbt内置温度传感器检测的数据通过检测的环境温度进行温度补偿，如此通过系统配置环境温度传感器，实现了对所有数据采用增量值温升进行对比计算。