一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统及评判方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统及评判方法。本发明专利技术机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统包括参数输入模块、采集模块、存储模块、计算模块、经济性能评分模块和稳定状态判定模块；所述计算模块包括第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块和第四计算模块。本发明专利技术机泵运行经济性能和稳定状态的评判方法，包括机泵运行经济性能评分方法和机泵运行稳定状态判定方法。采用本发明专利技术提供的机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统及其评判方法，可以根据有限种类的机泵运行数据，综合考虑各方面因素，全面准确地评判机泵运行过程的经济性能和稳定状态，该方法具有逻辑简单、普适性好、稳定可靠和易于编程实现的优点。

A Judgment System and Method for Economic Performance and Stable State of Pump Operation

【技术实现步骤摘要】
一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统及评判方法
本专利技术属于离心泵监测
，具体涉及一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统及评判方法。
技术介绍
作为应用最为广泛的泵类设备，离心泵大量用于工农业生产和居民生活的各个场合，发挥着液体输送和增压的作用。当前绝大部分离心泵由电机驱动，离心泵和电机紧密联系组成了机泵系统，机泵服役的全寿命周期中消耗了大量的电能，并需要投入大量的人力物力用于维护保养以保证其运行的安全稳定性。因此，有必要将机泵系统视为一个整体，对机泵运行过程中的数据进行监测，并从多个维度实时全面地从机泵运行的经济性能和稳定状态这两方面的指标进行综合评判，从而在经济性能或稳定状态欠佳时及时提醒和指导运行维护人员进行人工处置。而现有的离心泵运行效果评判方面必须高度依赖专业技术人员长期的技术沉淀和经验积累，十分费时费力且缺乏通用性和客观性。因此，针对现有离心泵运行评判方法的不足，如何从机泵运行过程的大量历史数据中挖掘有效信息，从而更为全面客观地综合评判离心泵及其电机运行过程的经济性能和稳定状态，是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种用于实时对机泵运行经济性能进行评分并判定机泵的运行稳态状态等级的机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统。本专利技术的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统，它包括参数输入模块、采集模块、存储模块、计算模块、经济性能评分模块和稳定状态判定模块；所述计算模块包括第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块和第四计算模块；所述第一计算模块与参数输入模块、采集模块和济性能评分模块分别电性连接；所述存储模块与第二计算模块和第三计算模块分别电性连接；所述第四计算模块与第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块和稳定状态判定模块分别电性连接；其中：(a)参数输入模块：用于输入机泵性能基本参数和评判系统参数；所述机泵性能基本参数包括离心泵额定流量Qn、离心泵额定效率ηpn、电机额定效率ηmn、离心泵效率-流量曲线拟合参数、离心泵功率-流量曲线拟合参数和电机输出功率-效率曲线拟合参数；所述评判系统参数包括轴承温度第一阈值、轴承温度第二阈值、轴承振动烈度第一阈值、轴承振动烈度第二阈值和隶属度钟形函数参数a、b、c；(b)采集模块：用于实时采集机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V，数据采样周期在0.5分钟至30分钟之间；(c)存储模块：用于存储采集得到的机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V；(d)第一计算模块：用于实时处理采集模块获得的采集值得到离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm和离心泵当前相对流量值Z；(e)第二计算模块：用于处理存储模块的长期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的均值和标准差；(f)第三计算模块：用于处理存储模块的短期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的增长趋势；(g)第四计算模块：用于接收第一计算模块至第三计算模块的计算结果并分别判断流量工况状态、轴承温度超阈值状态、轴承振动烈度超阈值状态、轴承温度统计分布状态、轴承振动烈度统计分布状态、轴承温度增长趋势状态、轴承振动烈度增长趋势状态；(h)经济性能评分模块：用于接收第一计算模块得到的离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm、离心泵当前相对流量值Z，并结合参数输入模块的参数，完成机泵经济性能的评分；(i)稳定状态判定模块：用于接收第四计算模块得到的7种状态，并以最恶劣的状态作为机泵稳定状态判定结果。具体的，步骤(a)参数输入模块所述机泵性能基本参数中，离心泵效率-流量曲线拟合参数是：以离心泵流量值为横坐标，以离心泵效率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；离心泵功率-流量曲线拟合参数是：以离心泵流量值为横坐标，离心泵功率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵功率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；电机效率-电机输出功率曲线拟合参数是：以电机输出功率值为横坐标，电机效率值为纵坐标，对一系列电机输出功率、电机效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数。具体的，步骤(a)参数输入模块所述评判系统参数中，轴承温度第一阈值小于轴承温度第二阈值，轴承振动烈度第一阈值小于轴承振动烈度第二阈值，隶属度钟形函数参数a的取值在0.2至0.4之间，隶属度钟形函数参数b的取值在1.2至1.8之间，隶属度钟形函数参数c的取值在0.8至1.2之间。本专利技术的第二个目的在于提供基于上述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统的评判方法，以解决现有的离心泵运行效果评判过于依赖专业技术人员的技术和经验、且不够全面和客观的技术问题。该方法包括如下步骤：(a)机泵性能曲线拟合步骤：分别输入离心泵效率-流量曲线数据、离心泵功率-流量曲线数据、电机效率-电机输出功率曲线数据，并依次按照一元多次函数关系式拟合，获得各自的拟合系数；(b)参数输入步骤：将步骤(a)得到的系列机泵性能曲线拟合系数以及离心泵额定流量Qn、离心泵额定效率ηpn、电机额定效率ηmn、轴承温度第一阈值、轴承温度第二阈值、轴承振动烈度第一阈值、轴承振动烈度第二阈值和隶属度钟形函数参数a、b、c输入进参数输入模块；(c)运行数据采集步骤：通过数据采集模块实时采集机泵运行过程的离心泵流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V，数据采样周期在0.5分钟至30分钟之间；(d)运行数据存储步骤：通过数据存储模块存储采集获得的机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V；(e)数据计算处理步骤：通过第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块进行采集数据的实时处理、长期历史数据的处理和短期历史数据的处理；(f)多种状态判断步骤：在步骤(e)数据计算处理结果的基础上，通过第四计算模块分别判断流量工况状态、轴承温度超阈值状态、轴承振动烈度超阈值状态、轴承温度统计分布状态、轴承振动烈度统计分布状态、轴承温度增长趋势状态、轴承振动烈度增长趋势状态；(g)机泵性能评判步骤：通过经济性能评分模块对机泵运行进行经济性能评分，通过稳定状态判定模块对机泵运行进行稳定状态判定。具体的，步骤(a)所述机泵性能曲线拟合步骤包括：离心泵效率-流量曲线拟合：以离心泵流量值为横坐标，离心泵效率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；离心泵功率-流量曲线拟合：以离心泵流量值为横坐标，离心泵功率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵功率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；电机效率-电机输出功率曲线拟合：以电机输出功率值为横坐标，电机效率值为纵坐标，对一系列电机输出功率、电机效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统，其特征在于：它包括参数输入模块(1)、采集模块(2)、存储模块(3)、计算模块(4)、经济性能评分模块(5)和稳定状态判定模块(6)；所述计算模块(4)包括第一计算模块(7)、第二计算模块(8)、第三计算模块(9)和第四计算模块(10)；所述第一计算模块(7)与参数输入模块(1)、采集模块(2)和济性能评分模块(5)分别电性连接；所述存储模块(3)与第二计算模块(8)和第三计算模块(9)分别电性连接；所述第四计算模块(10)与第一计算模块(7)、第二计算模块(8)、第三计算模块(9)和稳定状态判定模块(6)分别电性连接；其中：(a)参数输入模块(1)：用于输入机泵性能基本参数和评判系统参数；所述机泵性能基本参数包括离心泵额定流量Qn、离心泵额定效率ηpn、电机额定效率ηmn、离心泵效率‑流量曲线拟合参数、离心泵功率‑流量曲线拟合参数和电机输出功率‑效率曲线拟合参数；所述评判系统参数包括轴承温度第一阈值、轴承温度第二阈值、轴承振动烈度第一阈值、轴承振动烈度第二阈值和隶属度钟形函数参数a、b、c；(b)采集模块(2)：用于实时采集机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V，数据采样周期在0.5分钟至30分钟之间；(c)存储模块(3)：用于存储采集得到的机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V；(d)第一计算模块(7)：用于实时处理采集模块(2)获得的采集值得到离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm和离心泵当前相对流量值Z；(e)第二计算模块(8)：用于处理存储模块(3)的长期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的均值和标准差；(f)第三计算模块(9)：用于处理存储模块(3)的短期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的增长趋势；(g)第四计算模块(10)：用于接收第一计算模块(7)至第三计算模块(9)的计算结果并分别判断流量工况状态、轴承温度超阈值状态、轴承振动烈度超阈值状态、轴承温度统计分布状态、轴承振动烈度统计分布状态、轴承温度增长趋势状态、轴承振动烈度增长趋势状态；(h)经济性能评分模块(5)：用于接收第一计算模块(7)得到的离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm、离心泵当前相对流量值Z，并结合参数输入模块(1)的参数，完成机泵经济性能的评分；(i)稳定状态判定模块(6)：用于接收第四计算模块(10)得到的7种状态，并以最恶劣的状态作为机泵稳定状态判定结果。...

【技术特征摘要】
1.一种机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统，其特征在于：它包括参数输入模块(1)、采集模块(2)、存储模块(3)、计算模块(4)、经济性能评分模块(5)和稳定状态判定模块(6)；所述计算模块(4)包括第一计算模块(7)、第二计算模块(8)、第三计算模块(9)和第四计算模块(10)；所述第一计算模块(7)与参数输入模块(1)、采集模块(2)和济性能评分模块(5)分别电性连接；所述存储模块(3)与第二计算模块(8)和第三计算模块(9)分别电性连接；所述第四计算模块(10)与第一计算模块(7)、第二计算模块(8)、第三计算模块(9)和稳定状态判定模块(6)分别电性连接；其中：(a)参数输入模块(1)：用于输入机泵性能基本参数和评判系统参数；所述机泵性能基本参数包括离心泵额定流量Qn、离心泵额定效率ηpn、电机额定效率ηmn、离心泵效率-流量曲线拟合参数、离心泵功率-流量曲线拟合参数和电机输出功率-效率曲线拟合参数；所述评判系统参数包括轴承温度第一阈值、轴承温度第二阈值、轴承振动烈度第一阈值、轴承振动烈度第二阈值和隶属度钟形函数参数a、b、c；(b)采集模块(2)：用于实时采集机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V，数据采样周期在0.5分钟至30分钟之间；(c)存储模块(3)：用于存储采集得到的机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V；(d)第一计算模块(7)：用于实时处理采集模块(2)获得的采集值得到离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm和离心泵当前相对流量值Z；(e)第二计算模块(8)：用于处理存储模块(3)的长期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的均值和标准差；(f)第三计算模块(9)：用于处理存储模块(3)的短期历史数据得到轴承温度值T和轴承振动烈度值V各自的增长趋势；(g)第四计算模块(10)：用于接收第一计算模块(7)至第三计算模块(9)的计算结果并分别判断流量工况状态、轴承温度超阈值状态、轴承振动烈度超阈值状态、轴承温度统计分布状态、轴承振动烈度统计分布状态、轴承温度增长趋势状态、轴承振动烈度增长趋势状态；(h)经济性能评分模块(5)：用于接收第一计算模块(7)得到的离心泵当前效率值ηp、电机当前效率值ηm、离心泵当前相对流量值Z，并结合参数输入模块(1)的参数，完成机泵经济性能的评分；(i)稳定状态判定模块(6)：用于接收第四计算模块(10)得到的7种状态，并以最恶劣的状态作为机泵稳定状态判定结果。2.根据权利要求1所述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统，其特征在于：步骤(a)参数输入模块(1)所述机泵性能基本参数中，离心泵效率-流量曲线拟合参数是：以离心泵流量值为横坐标，以离心泵效率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；离心泵功率-流量曲线拟合参数是：以离心泵流量值为横坐标，离心泵功率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵功率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；电机效率-电机输出功率曲线拟合参数是：以电机输出功率值为横坐标，电机效率值为纵坐标，对一系列电机输出功率、电机效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数。3.根据权利要求1所述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统，其特征在于：步骤(a)参数输入模块(1)所述评判系统参数中，轴承温度第一阈值小于轴承温度第二阈值，轴承振动烈度第一阈值小于轴承振动烈度第二阈值，隶属度钟形函数参数a的取值在0.2至0.4之间，隶属度钟形函数参数b的取值在1.2至1.8之间，隶属度钟形函数参数c的取值在0.8至1.2之间。4.一种基于权利要求1所述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统的评判方法，其特征在于包括如下步骤：(a)机泵性能曲线拟合步骤：分别输入离心泵效率-流量曲线数据、离心泵功率-流量曲线数据、电机效率-电机输出功率曲线数据，并依次按照一元多次函数关系式拟合，获得各自的拟合系数；(b)参数输入步骤：将步骤(a)得到的系列机泵性能曲线拟合系数以及离心泵额定流量Qn、离心泵额定效率ηpn、电机额定效率ηmn、轴承温度第一阈值、轴承温度第二阈值、轴承振动烈度第一阈值、轴承振动烈度第二阈值和隶属度钟形函数参数a、b、c输入进参数输入模块(1)；(c)运行数据采集步骤：通过数据采集模块(2)实时采集机泵运行过程的离心泵流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V，数据采样周期在0.5分钟至30分钟之间；(d)运行数据存储步骤：通过数据存储模块(3)存储采集获得的机泵运行过程的流量值Q、轴承温度值T和轴承振动烈度值V；(e)数据计算处理步骤：通过第一计算模块(7)、第二计算模块(8)和第三计算模块(9)进行采集数据的实时处理、长期历史数据的处理和短期历史数据的处理；(f)多种状态判断步骤：在步骤(e)数据计算处理结果的基础上，通过第四计算模块(10)分别判断流量工况状态、轴承温度超阈值状态、轴承振动烈度超阈值状态、轴承温度统计分布状态、轴承振动烈度统计分布状态、轴承温度增长趋势状态、轴承振动烈度增长趋势状态；(g)机泵性能评判步骤：通过经济性能评分模块(5)对机泵运行进行经济性能评分，通过稳定状态判定模块(6)对机泵运行进行稳定状态判定。5.根据权利要求4所述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统的评判方法，其特征在于：步骤(a)所述机泵性能曲线拟合步骤包括：离心泵效率-流量曲线拟合：以离心泵流量值为横坐标，离心泵效率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；离心泵功率-流量曲线拟合：以离心泵流量值为横坐标，离心泵功率值为纵坐标，对一系列离心泵流量值、离心泵功率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数；电机效率-电机输出功率曲线拟合：以电机输出功率值为横坐标，电机效率值为纵坐标，对一系列电机输出功率、电机效率值组成的点连线绘制成曲线，根据最小二乘法将点集拟合为一元多次函数关系式，并按降幂关系依次获得各次幂所对应的系数。6.根据权利要求4所述机泵运行经济性能和稳定状态的评判系统的评判方法，其特征在于：步骤(e)所述采集数据的实时处理，是将实时采集得到的离心泵流量值Q除以步骤(b)输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翮辉，陈月贤，薛夤溢，邓大津，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43