一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及离屯、累机组状态监测领域，特别是设及离屯、累状态评估方法。
【背景技术】
[0002] 作为装置的屯、脏，累在石油化工行业中用途十分广泛。一个大型的千万吨/年的 炼油及其配套装置（常减压蒸馈、催化裂化、加氨等）需要各类累200台左右，其中离屯、累 占83%。累的工作条件比较苛刻，输送介质比较恶劣，如高温、高压、易燃、腐蚀性或毒性介 质。因此，良好地评估离屯、累的运行状态是石油化工行业安全的重要保证。
[0003] 离屯、累常见故障包括：
[0004] (1)轴承类故障，轴承故障多来源于粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀等，由于累长时间运 转，轴承温度上升，接触面的间隙小，同时运转过程受到交变载荷的作用，滚到的表面会发 生疲劳点蚀，随着轴承的运转，逐渐发生剥落等故障，造成机组振动过大。
[0005] (2)累的异常响声，累在正常运转时出现异响可能的原因为累吸入异物，堵塞或损 坏叶轮；吸程过大，叶轮进口产生气蚀，水流经叶轮时在低压区出现气泡，到高压区气泡溃 灭，产生异响。
[0006] (3)流量不足、扬程不够，累的扬程不够可能的原因为累的转速不足，选累的性能 达不到设计要求，介质的物理特性与设计条件不符；累的流量不足可能的原因为累吸入侧 少量漏气，进出口管路堵塞，密封环磨损、叶轮磨损，
[0007] (4)累超功率运行，离屯、累运行过程中电机过热、电流表读书超常，可能为累超功 率运行，可能的原因为累的转速过高；填料压的过紧；轴承剧烈磨损或损坏；累转动部分发 生摩擦。
[0008] 常用的状态预测方法有：趋势图分析方法、时间序列分析法、基于灰色理论的预测 方法等，上述预测方法只能进行单因素线性预测。而离屯、累的状态特征参数，如海上平台外 输油累状态常常受到其运行参数如轴承振动、进出口流量、进出口压力、温度等因素影响， 因此上述方法用与离屯、累的状态评估，都存在一定的问题，影响评估精度。
[0009] 模糊理论发展至今已=十余年，应用范围非常广泛，它不需要复杂的数学模型来 分析问题，对于工程科技领域也有模糊理论的研究成果，人工智能专家系统中故障诊断、型 样识别等。本专利利用模糊综合评判方法对离屯、累的不同运行状态进行评价预测。
【发明内容】
[0010] 本发明对离屯、累的一段时间内运行状态进行评估，提出了一种基于模糊综合评判 的离屯、累状态评估方法
[0011] 本发明的目的通过W下技术方案来实现：
[0012] 1.基于模糊综合评判的离屯、累的状态评估方法，该方法包括如下步骤：
[0013] 1)离屯、累数据采集，通过多级离屯、累实验台和离屯、累故障诊断与在线状态监测系 统采集正常运行与故障状态数据；
[0014] 2)离屯、累运行状态确定，结合离屯、累不同运行状态的运行参数，确定离屯、累的运 行状态等级；
[0015] 3)状态监控数据整理分类，结合评价模型数据类型，对监测数据进行分析整理；
[0016] 4)模糊评价函数选取，对离屯、累不同类型监测参数选取不同的模糊评价函数；
[0017] 5)模型参数的确定，根据不同参数的变化范围及规律，对因数集、模糊评价矩阵参 数进行确定；
[0018] 6)离屯、累运行状态识别，根据某一时刻监测参数W及模糊评价模型，实时确定离 屯、累的运行状态。
[0019] 2.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离屯、累状态评估方法，其特征 在于，所述步骤1中监测数据包括离屯、累机组及其部件振动、转速、流量、压力、温度、扬程、 效率、电机电流、电压中的一种或多种。
[0020] 3.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离屯、累状态评估方法，其特征 在于，所述步骤2中离屯、累的运行状态分为A、B、C、D四个状态，作为评语集。
[0021] 4.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离屯、累状态评估方法，其特征 在于，所述步骤4中模糊评价函数类型包括偏小型函数、偏大型（戒下型）函数、中间型（对 称型）函数、S型函数、Z型函数、31型函数中的一种或几种。
[0022] 偏小型函数包括；降半矩形分布、降半r分布、降半正态分布、降半柯西分布、降 半梯形分布、降岭形分布；
[0023] 偏大型（戒下型）函数包括；升半矩形分布、升半r分布、升半正态分布、升半柯 西分布、升半梯形分布、升岭形分布；
[0024] 中间型（对称型）函数包括：矩形分布、尖r分布、正态分布、柯西分布、梯形分 布、岭形分布；
[00巧]5.根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离屯、累状态评估方法，其特征 在于，所述步骤5中，选取几种不同的参数作为因素集，记作
[0026] U =咕，U2,叫，…，(1)
[0027] 将离屯、累的状态集合作为评语集，记作
[0028]V= {v。V2, V3,…，V。}似
[0029] 首先，对因素集Ui(i= 1，2,…，m)作单因素评价，从因素Ui确定该因素但对评语 vj(j= 1，2,…，n)的隶属度ry，从而得出第i个因素Ui的单因素评价集
[0030] r;=(1…r。，r。，…，fin)做
[0031] 上式即为评语集V上的模糊子集。也就是说，存在一个模糊映射
[0032] / 0'^ 厂(4)
[0033] 其中f(1〇 =(r …，rj为关于因素Ui的评语模糊向量，rU为关 于因素Ui具有评语Vj.的程度。
[0034] 将m个单因素评价集作为行即得到一个总的评价矩阵
[0035]
【主权项】
1. 一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在于，该方法包括如下步 骤： 1) 离心泵数据采集，通过多级离心泵实验台和离心泵故障诊断与在线状态监测系统采 集正常运行与故障状态数据； 2) 离心泵运行状态确定，结合离心泵不同运行状态的运行参数，确定离心泵的运行状 态等级； 3) 状态监控数据整理分类，结合评价模型数据类型，对监测数据进行分析整理； 4) 模糊评价函数选取，对离心泵不同类型监测参数选取不同的模糊评价函数； 5) 模型参数的确定，根据不同参数的变化范围及规律，对因数集、模糊评价矩阵参数进 行确定； 6) 离心泵运行状态识别，根据某一时刻监测参数以及模糊评价模型，实时确定离心泵 的运行状态。
2. 根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在 于，所述步骤1中监测数据包括离心泵机组及其部件振动、转速、流量、压力、温度、扬程、效 率、电机电流、电压中的一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在 于，所述步骤2中离心泵的运行状态分为优、良、中、差四个状态，作为评语集。
4. 根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在 于，所述步骤4中模糊评价函数类型包括偏小型函数、偏大型函数、中间型函数、S型函数、Z 型函数、π型函数中的一种或几种。
5. 根据权利要求4所述的一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在 于：偏小型函数包括：降半矩形分布、降半Γ分布、降半正态分布、降半柯西分布、降半梯形 分布、降岭形分布； 偏大型函数包括：升半矩形分布、升半Γ分布、升半正态分布、升半柯西分布、升半梯 形分布、升岭形分布； 中间型函数包括：矩形分布、尖Γ分布、正态分布、柯西分布、梯形分布、岭形分布。
6. 根据权利要求1所述的一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法，其特征在 于，所述步骤5中，选取几种不同的参数作为因素集，记作 U = (U1, U2, U3, *··, uj (1) 将离心泵的状态集合作为评语集，记作 V=Iv1^v3l-Jj (2) 首先，对因素集Ui (i = 1，2, ···，!!!）作单因素评价，从因素 Ui确定该因素但对评语Vj (j =1，2,…，η)的隶属度从而得出第i个因素七的单因素评价集 A= (r n，ri2，ri3, ...，rin) (3) 上式即为评语集V上的模糊子集；也就是说，存在一个模糊映射
其中If(Ui) =ITi= 0-η，Γ?2，；Γ?3，···，；Γ?η)为关于因素 Ui的评语模糊向量，!Tij为关于因 素4具有评语^的程度； 将m个单因素评价集作为行即得到一个总的评价矩阵
由模糊值映射f导出U到V的模糊关系Rfe F(UXV)，使 R = Rf=(I^j)nixn (6) 确定因素重要程度模糊集 由于各因素对事物的影响程度不尽相同，有些因素在总评价中影响程度可能大些，而 有些则可能小些；因此，在进行综合评判时，必须给出各个因素在评价中的重要程度，即在 因素论域U上给出一个模糊子集 A = (a1； a2, ···, am) (7) 其中％为因素 Ui (i = 1，2, ···，!!〇在总评价中的影响程度大小的度量，在一定程度上也 代表根据单因素 Ui评定等级的能力； 当因素重要程度模糊集A和综合评判矩阵R已知时，通过R作模糊变换，把A变为评语 集V上的模糊子集 B = A*R = (b" b2,…，bn) (8) 根据最大隶属度原则，选择模糊综合评价集B= (bi，b2，…，bn)中最大的b/斤对应的 等级^作为综合评判的结果。
【专利摘要】本发明涉及一种基于模糊综合评判的离心泵状态评估方法。该方法包括离心泵数据采集、离心泵运行状态确定、状态监控数据整理分类、模糊评价函数选取、模型参数的确定、离心泵运行状态识别6个步骤。该方法以离心泵状态监测数据作为建模参数，通过对数据的变化范围、规律、趋势、特征进行分析，得到评价模型，实现离心泵运行状态的有效评估。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104866704
【申请号】CN201510125877
【发明人】江志农, 郭嘉尧, 张明
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月21日