一种泵组预警方法、系统、可读存储介质及计算设备与流程

1.本发明涉及一种泵组预警方法、系统、可读存储介质及计算设备，属于故障预警领域。


背景技术：

2.目前泵组预警方法是在电机和叶轮布置各种测点，实时采集振动波形数据，利用频域分析技术，将实时振动波形数据分解成频谱图，分析转频、电磁振动频率、结构件通过频率等设备的故障特征频率，进而确定故障发生的位置并推送故障原因。
3.目前泵组的频域分析都基于傅里叶分析，傅里叶分析理论是将信号分解成无始无终的正弦信号的加权和，当信号是仅由几个正弦信号组成、且是周期、平稳的，用傅里叶分析比较理想，但如果信号极不规则，用傅里叶分析就需要许多的正弦信号来拼凑，因而容易带来虚假的正弦信号和假频现象。而泵组运行系统外力扰动包含来源于流体的紊流特性，轴承负责轴系的稳定，其承载和润滑来源于油膜或水膜，都是流体，具备流体运动的离散、突变和随机特性，它改变了所有的振动特征，就像轿车的减震系统改变和过滤了地面的不平整，所以，针对周期、平稳系统的算法，频域分析不适用于泵组预警；因此现在急需一种新的泵组预警方法。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种泵组预警方法、系统、可读存储介质及计算设备，解决了背景技术中披露的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种泵组预警方法，包括：获取采集的泵组电机端电流；对泵组电机端电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的本征模态函数；对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值；计算频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值；根据特征值，进行泵组预警。
6.泵组电机端电流为时域电流波形。
7.进行经验模态分解之前，对泵组电机端电流进行滤波处理。
8.根据特征值，进行泵组预警，包括：若特征值在预设的正常工况特征值范围内，则泵组正常；若特征值在预设的正常工况特征值范围外，则泵组不正常，发出告警。
9.一种泵组预警系统，包括：获取模块：获取采集的泵组电机端电流；分解模块：对泵组电机端电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的本征模态函数；
变换模块：对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值；求和模块：计算频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值；预警模块：根据特征值，进行泵组预警。
10.泵组电机端电流为时域电流波形。
11.还包括滤波模块，滤波模块：进行经验模态分解之前，对泵组电机端电流进行滤波处理。
12.预警模块包括：第一判断模块：若特征值在预设的正常工况特征值范围内，则泵组正常；第二判断模块：若特征值在预设的正常工况特征值范围外，则泵组不正常，发出告警。
13.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行泵组预警方法。
14.一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行泵组预警方法的指令。
15.本发明所达到的有益效果：1、本发明对机端电流进行经验模态分解，获得本征模态函数，对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值，将频谱幅值的和值作为特征值进行泵组预警，从算法上规避了不适应非定常系统的时域频域联合分析方法，采用本征模态函数提高了分析结果的精度，由于累加特性保证了预警信息减少了漏报和误报；2、本发明仅需采集机端电流，节约了大量传感器及其辅助系统。
附图说明
16.图1为本发明方法的流程图；图2为硬件结构的示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.如图1所示，一种泵组预警方法，包括以下步骤：步骤1，获取采集的泵组电机端电流；步骤2，对泵组电机端电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的本征模态函数；步骤3，对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值；步骤4，计算频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值；步骤4，根据特征值，进行泵组预警。
19.上述方法对机端电流进行经验模态分解，获得本征模态函数，对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值，将频谱幅值的和值作为特征值进行泵组预警，从算法上规避了不适应非定常系统的时域频域联合分析方法，采用本征模态函数提高了分析结果的精度，由于累加特性保证了预警信息减少了漏报和误报；并且该方法仅需采集机端电流，节约
了大量传感器及其辅助系统。
20.泵组包括电机和泵，两者的转轴连接。电磁感应是自然界基本属性之一，电机实质上就是一个结构复杂的传感装置，磁通经过主磁路形成闭环，磁路上磁阻最大的在定转子的间隙，局部间隙的变化必然会影响电流的瞬态特性，通过电流特征变化提取机组轴系扰动特征。理想状态的电机是对称系统，而实际运行中细微扰动引起的对称性变化将导致磁通、电流的变化，因此，机端电流的变化可综合反映整个轴系的瞬态特性。
21.以气隙偏心为例，气隙偏心被认为是在转子和定子之间的气隙距离不一致时就会出现的一种状态。当气隙有偏心时，变化的电感导致气隙中磁通不平衡，在线电流中就会产生故障谐波成分，而该成分可以通过频谱分析来进行鉴别。目前有两种类型的偏心故障：静态偏心和如图所示的动态偏心。当发生静态偏心时，轴的中心线对定子的中心就有一个常值的偏移，或者是转子轴向与定子内径轴向有偏斜。另一方面当出现动态偏心时，轴的中心线对定子中心的偏移量就是一个变化量，或是说气隙距离最小之处是随着转子的旋转而旋转的。如果定子内腔和转子之间的距离在整个机器内不是相等的，在气隙中变化的磁通就将导致电流的不平衡，这可以在电流频谱中鉴别出来。
22.偏心是一个很常见的问题，已经有很多文献得出了有实验支撑的分析结果，并有许多基于线电流测量得出了偏心故障诊断结果。与轴承故障不同，诊断偏心故障更容易，即使对逆变器供电的电机的情况也是如此，这是因为线电流频谱中故障特征(fault signatures)幅值相对于底噪声(noise floor)而言很高。实际上静态和动态偏心故障倾向于共存，所以往往只考虑混合偏心来显示逆变器谐波的影响。在偏心电机中的气隙磁场始终是不均匀的，因为气隙中的磁链是以同步频率振荡的，而所有附加的谐波，其振荡速度取决于不一致的结构，预料应该发生在同步频率的旋转频率边带上。
23.因此依据电磁感应这一自然界基本属性，把电机作为传感器，通过电流特征变化提取机组轴系扰动特征，可以判断机组状态是否正常，从而可判断泵组是否正常。
24.可通过电流霍尔传感器采集泵组电机端电流，采集的电流为时域电流波形，对该电力进行预处理，即可以对其进行滤波处理，将滤波处理后的电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的所有本征模态函数，如imf2、imf3和imf9等，对所有本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值，计算所有频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值，根据特征值，进行泵组预警。
25.在进行上述方法之前，先针对正常工况的泵组，获取其特征值，从而确定正常工况特征值的范围，在进行泵组预警时，将上述获得的特征值与正常工况特征值范围进行比对，若特征值在预设的正常工况特征值范围内，则泵组正常，若特征值在预设的正常工况特征值范围外，则泵组不正常，发出告警。
26.基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件系统，即一种泵组预警系统，包括：获取模块：获取采集的泵组电机端电流，其中，泵组电机端电流为时域电流波形。
27.滤波模块：对泵组电机端电流进行滤波处理。
28.分解模块：对滤波处理后的泵组电机端电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的本征模态函数。
29.变换模块：对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值；
求和模块：计算频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值；预警模块：根据特征值，进行泵组预警。
30.预警模块包括：第一判断模块：若特征值在预设的正常工况特征值范围内，则泵组正常；第二判断模块：若特征值在预设的正常工况特征值范围外，则泵组不正常，发出告警。
31.如图2所示，上述系统主要装载在处理终端中，为了保证增强处理效率，可将增设与处理终端连接的参数采集仪，获取模块和滤波模块可装载在参数采集仪中，参数采集仪连接各种传感器，如电流传感器（如上述的电流霍尔传感器）、电压传感器等。
32.在使用时，处理终端获取传输控制服务器的传输参数：1、接收ip-接收数据服务器的ip地址，2、接收端口-接收数据服务器的数据库端口，3、采样频率-每秒采样次数(hz)，4、采样时长-每次采集的时间长度(s)，5、间隔时间-每次采集的时间的时间间隔（min），6、是否传输-确定该组配置的数据是否在传输状态，1为传输，0为不传输。
33.采集电流信号、电压信号（电压用以计算电机功率，进行展示），将电流信号和电压信号汇总到参数采集仪，在采集仪中完成对电流、电压时域波形数据的汇总、滤波等处理后发送处理终端。
34.处理终端对滤波处理后的泵组电机端电流进行经验模态分解，获得泵组电机端电流的本征模态函数，对本征模态函数进行希尔伯特变换，获得频谱幅值，计算频谱幅值的和值，并将该和值作为泵组的特征值，根据特征值，进行泵组预警。处理终端根据获取的传输参数中采样频率、采样时长、是否传输的值，确定是否将处理的数据发送到配置ip的数据库端口。
35.基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行泵组预警方法。
36.基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行泵组预警方法的指令。
37.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
38.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
39.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
40.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
41.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。