一种泵机组群振动监测与故障预警系统

本发明涉及故障监测，特别涉及一种泵机组群振动监测与故障预警系统。

背景技术：

1、我国泵机组的故障处理方式的发展主要分为三个阶段，第一阶段是事后处理，由于设备维护与检修意识薄弱，工具较为简陋，多数情况下只能在发生故障后进行维修，并且主要依靠工人的维修经验；第二阶段为预防性试验，按照固定的计划对泵站进行定期的停运与检测维修，需要全程停运才能进行，维修周期大，消耗大量人力物力；现阶段采用故障诊断技术，在不停机的前提下进行相关数据分析检测，对可能出现的故障问题进行预测判断，目前我国泵机组故障诊断系统并不是很完善，很多还停留在部分显著故障特征诊断层面，没有进行大数据收集分析预测趋势。

2、目前国内外的立式轴流泵机组振动故障检测还停留在人工记录，处理过程智能化比较低。现有技术包括林子晗公开的“一种潜油电泵机组监测和故障预测装置及方法”(中国，授权日：2020年10月30日，授权号：cn1111852839a)通过井下装置采集潜油电泵机组运行数据，将信息输入灰色预测神经网络进行预测性分析；单劲松等公开的“一种减速机齿轮故障振动检测系统及方法”(中国，授权日：2022年10月11日，授权号：cn115165343a)通过采集减速机齿轮的振动信号，进行信号处理后将数字信号传输至上位机，利用检测算法进行故障诊断。目前所提策略主要是采集单一维度数据进行分析，并未从多个维度进测量，同时也较少含有警报系统及时进行警报预警并严重情况下及时切断电源，人工阶段很多数据无法及时上传保存到上位机进行数据分析，无法预判故障趋势以及泵机组健康状况。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供种泵机组群振动监测与故障预警系统，对泵机组群振动数据以及环境数据进行实时监测，同时利用zigbee网络传输相关数据至上位机进行数据进一步分析以及保存，利用大量数据进行故障趋势预测以及泵机组群健康状况分析，并且通过警报系统设定相关等级阈值，实现故障预警，故障严重时直接切断泵机组电源，减少经济损失。

2、本发明的目的是这样实现的：一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，包括多组泵机组振动监测与故障预警装置、无线装置、上位机、显示屏和打印机；

3、所述多组泵机组振动监测与故障预警装置通过无线装置将采集到的泵机组外壳、轴的振动数据以及泵机组运行时外部环境数据采集后，通过无线装置将数据上传至上位机；

4、所述上位机与显示屏电连接，用于对数据进行分析处理以及历史数据保存，并将数据分析趋势现在显示屏上；

5、所述打印机与上位机电连接，用于将重要故障数据以及曲线图打印存档供后续分析学习；

6、每组泵机组振动监测与故障预警装置具体包括：压电式振动传感器、压电式信号调理电路、电涡流式振动传感器、电涡流信号调理电路、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、ad转换电路、fpga模块、dsp控制系统、警报装置；

7、所述压电式振动传感器与压电式信号调理电路电连接，所述电涡流式振动传感器与电涡流信号调理电路电连接，分别通过压电式信号调理电路和通过电涡流信号调理电路将采集的泵机组x、y、z轴三个振动方向的振动数据输入到ad转换电路中；

8、所述温度传感器、湿度传感器、噪声传感器用于采集泵机组外部环境数据，并将外部环境数据输入到ad转换电路中；

9、所述ad转换电路与fpga模块电连接，用于将经过转换后的数据通过fpga模块发送到对应的无线信号发生接收模块；

10、所述fpga模块与dsp控制系统电连接，用于将数据传输之dsp控制模块后通过modbus通信模块将实时数据显示到触摸显示屏上；

11、所述警报装置与dsp控制系统电连接，用于当发现泵机组存在故障风险时，fgpa模块将从无线信号发送接收模块接收到的指令发送给dsp控制系统，警报装置报警，提醒相关工作人员查看触摸显示屏数据对泵机组进行相关查看处理。

12、作为本发明的进一步限定，所述无线装置包括无线信号发送接收模块、上位机无线信号发送接收模块和zigbee网络；

13、所述无线信号发送接收模块与对应的泵机组振动监测与故障预警装置电连接，用于将对应的泵机组振动监测与故障预警装置采集到的泵机组外部环境数据通过利用zigbee网络上传至上位机无线信号发送接收模块；

14、所述上位机无线信号发送接收模块用于将采集到的数据上传至上位机，利用上位机进行数据分析处理以及历史数据保存；

15、所述zigbee网络用于泵机组振动监测与故障预警装置与上位机之间的数据传输。

16、作为本发明的进一步限定，所述fpga模块包括fpga芯片、fpga时钟电路和fpga复位电路，所述fpga芯片与fpga时钟电路和fpga复位电路电连接。

17、作为本发明的进一步限定，所述dsp控制系统包括dsp主控制器、dsp时钟电路和dsp复位电路；所述dsp主控制器与dsp时钟电路和dsp复位电路电连接。

18、作为本发明的进一步限定，所述dsp主控制器通过继电器与泵机组电源相连。

19、作为本发明的进一步限定，所述警报装置包括警报灯和蜂鸣器；所述警报灯与蜂鸣器与dsp控制系统电连接，用于根据不同泵机类型确定两级阈值，数据达到一级阈值并小于二级阈值时警报系统红灯亮起，蜂鸣器发出警报提醒相关工作人员。

20、本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：1）本发明可以多个维度测量数据，综合x、y、z轴三个振动方向进行综合分析，同时对机组运行噪声、温度以及湿度进行采集检测，更加准确确定故障问题；2）本发明在数据进入dsp控制系统之前，利用fpga模块专门对数据进行无线传输，保证dsp控制系统可以专心进行振动数据处理及显示；3）本发明利用zigbee网络进行多组泵机组振动监测与故障预警装置与上位机之间的无线数据传输，更加安全可靠；4）本发明通过对泵机组群的振动数据监测分析，保存大量历史数据进行故障趋势预测以及泵机组群健康状态分析，极大减少了泵机组损坏带来的经济损失。

技术特征：

1.一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，包括多组泵机组振动监测与故障预警装置、无线装置、上位机、显示屏和打印机；

2.根据权利要求1所述的一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，所述无线装置包括无线信号发送接收模块、上位机无线信号发送接收模块和zigbee网络；

3.根据权利要求1所述的一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，所述fpga模块包括fpga芯片、fpga时钟电路和fpga复位电路，所述fpga芯片与fpga时钟电路和fpga复位电路电连接。

4.根据权利要求1所述的一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，所述dsp控制系统包括dsp主控制器、dsp时钟电路和dsp复位电路；所述dsp主控制器与dsp时钟电路和dsp复位电路电连接。

5.根据权利要求4所述的一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，所述dsp主控制器通过继电器与泵机组电源相连。

6.根据权利要求1所述的一种泵机组群振动监测与故障预警系统，其特征在于，所述警报装置包括警报灯和蜂鸣器；所述警报灯与蜂鸣器与dsp控制系统电连接，用于根据不同泵机类型确定两级阈值，数据达到一级阈值并小于二级阈值时警报系统红灯亮起，蜂鸣器发出警报提醒相关工作人员。

技术总结
本发明公开了一种泵机组群振动监测与故障预警系统，包括多组泵机组振动监测与故障预警装置、无线装置、上位机、显示屏和打印机；每组泵机组振动监测与故障预警装置具体包括：压电式振动传感器、压电式信号调理电路、电涡流式振动传感器、电涡流信号调理电路、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、AD转换电路、FPGA模块、DSP控制系统、警报装置。本发明利用FPGA将数据传输给DSP进行数据处理后在触摸显示屏上显示相关数据，同时通过无线信号发送接收模块将采集到的数据信息利用ZigBee无线网上协议上传到上位机进行数据显示以及历史数据存储分析，另外增加了警报系统，有效地对泵机组群振动进行监测、数据存储、历史分析，并在振动出现异常时对故障进行预警。

技术研发人员：莫岳平,郜明珠,金名
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13