一种离心泵空化诊断装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种离心泵空化诊断装置，包括信号采集模块、信号调理模块、DSP信号处理模块、外接SD卡的存储模块、电源模块和LCD触摸显示模块，所述信号采集模块包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、压力传感器和温度传感器；本实用新型专利技术利用霍尔电流电压传感器测量的电机瞬态电流和电压，进行预处理和剔除电网工频信号后，再进行Hilbert‑Huang变换分析处理，得到能够反映离心泵空化发生程度的特征参数，与离心泵额定工况下正常运行时的参数进行对比，推算出当前空化发生程度，并及时发出相关警告。该实用新型专利技术中的测试方法，可以实现非侵入式监测离心泵运行，简化了传统监测方法并提高了实时性、准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种离心泵空化诊断装置
本技术属于流体机械测试方法研究领域，具体涉及一种离心泵空化诊断装置。
技术介绍
传统的离心泵空化监测方法需要安装压力脉动传感器、振动传感器等较多的装置，测试成本高，安装复杂，且大部分试验现场不具备测试条件。而20世纪70年代兴起的无传感器监测技术可以用于离心泵工况监测。该技术将驱动泵运行的异步电机作为转矩传感器，通过分析电机电信号的时频特征，来提取泵运行状态特征，实现工况监测和汽蚀诊断。该技术可大大降低传统监测方法的成本，简化安装并提高监测结果的准确性和可靠性。本技术涉及的装置安装在异步电机上，采集电机三相定子电流和电压，利用Hilbert-Huang变换进行电信号时频联合分析，提取出泵运行状态特征，从而推算出泵内是否发生空化。经检索，离心泵工况监测方法及装置的相关申报专利有：一种基于DSP嵌入式系统的水泵工况监测方法和装置，申请号CN201310176190.8。该专利技术并没有将采集到的电信号进行时频分析，因此仅能大致推算出泵的工况，具有一定局限性。检测离心泵低流量/气蚀的方法和装置，申请号CN200310103836.6。该专利技术利用傅里叶变换分析电流信号的频谱，然而傅里叶变换只适用于周期信号和平稳信号，在时域上没有分辨能力，而所需要分析的电流信号是非平稳的瞬变信号，傅里叶分析的结果几乎没有任何现实意义。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题提供一种离心泵空化诊断装置。本技术涉及的装置安装在异步电机上，采集电机三相定子电流和电压，利用Hilbert-Huang变换进行电信号时频联合分析，提取出泵运行状态特征，从而推算出泵内是否发生空化，可简化泵运行实时监测的步骤和装置，适应所有现场测试条件，提高监测结果的可靠性。本技术提供一种通过测量异步电机三相定子电压和电流的DSP(数字信号处理)嵌入式系统。本技术的技术方案是：一种离心泵空化诊断装置，包括信号采集模块、信号调理模块、DSP信号处理模块、存储模块、电源模块和触摸控制显示模块；所述信号采集模块包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、压力传感器和温度传感器；所述霍尔电压传感器一端通过所述传感器接口与触摸控制显示模块连接，另一端测量三相交流线电压，用于测量瞬态电压；所述霍尔电流传感器一端通过所述传感器接口与触摸控制显示模块连接，另一端接在三相交流电其中一根火线上，用于测量瞬态电流；所述压力传感器一端通过所述传感器接口与触摸控制显示模块连接相连，另一端测量水泵进口和出口的压力；所述温度传感器一端通过所述传感器接口与触摸控制显示模块连接，另一端测量水泵进口和出口水温度；所述信号采集模块采集的信号通过所述信号调理模块进行预处理后传输至DSP信号处理模块中进行分析处理，在DSP信号处理模块中写入程序用于信号分析；所述存储模块与信号调理模块以及DSP信号处理模块相连，用于存储数据；所述触摸控制显示模块与DSP信号处理模块相连用于显示监测结果。上述方案中，还包括电源模块，所述电源模块分别与信号采集模块、信号调理模块以及触摸控制显示模块电连接，用于供电。上述方案中，所述触摸控制显示模块为LCD触摸控制显示模块。上述方案中，所述存储模块为外接SD卡的存储模块。上述方案中，所述信号采集模块采集的信号通过所述信号调理模块进行预处理，转化成0-3V电压后传输至DSP信号处理模块中进行分析处理。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1.本技术通过测量分析电机电流、电压信号，不必接近运行设备即可实现泵的运行状态监测，安装使用方便灵活；2.本技术方法价格十分低廉，同时泵的运行特征信息可以实时反映在电信号中，信息集成度高，另外水泵动态信息通过定、转子绕组的气隙磁场变化反映出来，信息传递路径少，抗干扰能力强，测量可靠性高；3.本技术采用奇异值分解剔除电网工频信号，减少其对电流信号的调制影响，并利用Hilbert-Huang变换分析瞬态电信号，结果准确可靠。附图说明图1为本技术一实施方式的离心泵空化诊断装置图；图2为本技术一实施方式的的信号分析处理流程图；图3为本技术一实施方式的工频信号剔除流程图；图4为本技术一实施方式的Hilbert-Huang变换流程图。图中，1、霍尔电压传感器；2、霍尔电流传感器；3、传感器接口；4、电机；5、触摸控制显示模块；6、压力传感器；7、温度传感器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明，但本技术的保护范围并不限于此。图1所示为本技术实现所述离心泵空化诊断方法的装置的一种实施方式，所述装置包括信号采集模块、信号调理模块、DSP信号处理模块、外接SD卡的存储模块、电源模块和触摸控制显示模块5。所述信号采集模块包括三个霍尔电压传感器1、三个闭环霍尔电流传感器2、压力传感器6和温度传感器7；所述霍尔电压传感器1一端通过所述传感器接口3与触摸控制显示模块5连接，另一端测量三相交流线电压，用于测量电机三相瞬态电压；所述霍尔电流传感器2一端通过所述传感器接口3与触摸控制显示模块5连接，另一端接在三相交流电其中一根火线上，用于测量电机三相瞬态电流；所述压力传感器6一端通过所述传感器接口3与触摸控制显示模块5连接相连，另一端测量水泵进口和出口的压力；所述温度传感器7一端通过所述传感器接口3与触摸控制显示模块5连接，另一端测量水泵进口和出口水温度；所述信号采集模块采集的信号通过所述信号调理模块进行预处理，信号调理模块由抗混叠滤波电路，高频滤波和信号隔离电路构成，用于将信号转化为0-3V的电压信号后传输至DSP信号处理模块中进行分析处理，在DSP信号处理模块中写入程序用于信号分析；所述外接SD卡的存储模块与信号调理模块以及DSP信号处理模块相连，用于存储数据；所述电源模块为信号采集模块、信号调理模块以及触摸控制显示模块5供电；所述触摸控制显示模块5与DSP信号处理模块相连用于显示监测结果。所述触摸控制显示模块5为LCD触摸控制显示模块。本技术采用霍尔电压传感器1和霍尔电流传感器2，对电机三相定子电压和电流信号进行测量，通过信号调理模块进行预处理，将信号存储至外接SD卡存储模块的数据缓冲区，用于分析处理。在DSP中写入信号处理程序，程序主要内容是电机输入功率、输出功率、电机、泵实际运行效率和系统能耗等参数的计算，以及基于Hilbert-Huang变换的电信号时频特征提取。通过将实时测量与计算的参数和事先测量与计算所得的正常工作的泵的基本参数进行对比，对离心泵空化发生的程度进行判断识别，当参数超出阈值时发出警告，并将测量结果显示在装置触摸控制显示模块5上。如图2所示，一种根据所述装置的离心泵空化诊断的方法，包括以下步骤：步骤S1、通过信号采集模块采集测量离心泵运行时驱动电机瞬态电流和电压信号、离心泵进、出口压力和温度，再通过信号调理模块转化成0-3V电压信号，用于分析计算；步骤S2、计算出水泵和电机能耗及效率，通过以下公式进行计算：电机输入功率水泵输入功率与电机输出功率相等电机效率泵效率式中：U为电机电压；I为电机电流；为电机功率因数；ρ为水的密度；g为重力加速度；Q为水泵进口流量；H为水泵扬程；为平均等温系数；为水的平均比热，J·(kg·K)-1；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心泵空化诊断装置，其特征在于，包括信号采集模块、信号调理模块、DSP信号处理模块、存储模块、电源模块和触摸控制显示模块(5)；所述信号采集模块包括霍尔电压传感器(1)、霍尔电流传感器(2)、压力传感器(6)和温度传感器(7)；所述霍尔电压传感器(1)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端测量三相交流线电压，用于测量瞬态电压；所述霍尔电流传感器(2)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端接在三相交流电其中一根火线上，用于测量瞬态电流；所述压力传感器(6)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接相连，另一端测量水泵进口和出口的压力；所述温度传感器(7)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端测量水泵进口和出口水温度；所述信号采集模块采集的信号通过所述信号调理模块进行预处理后传输至DSP信号处理模块中进行分析处理，在DSP信号处理模块中写入程序用于信号分析；所述存储模块与信号调理模块以及DSP信号处理模块相连，用于存储数据；所述触摸控制显示模块(5)与DSP信号处理模块相连用于显示监测结果。

【技术特征摘要】
1.一种离心泵空化诊断装置，其特征在于，包括信号采集模块、信号调理模块、DSP信号处理模块、存储模块、电源模块和触摸控制显示模块(5)；所述信号采集模块包括霍尔电压传感器(1)、霍尔电流传感器(2)、压力传感器(6)和温度传感器(7)；所述霍尔电压传感器(1)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端测量三相交流线电压，用于测量瞬态电压；所述霍尔电流传感器(2)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端接在三相交流电其中一根火线上，用于测量瞬态电流；所述压力传感器(6)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接相连，另一端测量水泵进口和出口的压力；所述温度传感器(7)一端通过所述传感器接口(3)与触摸控制显示模块(5)连接，另一端测量水泵进口和出口水温度；所述信号采集模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙慧，骆寅，袁寿其，郭义航，尹江南，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32