一种塔器监测系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种塔器监测系统及方法，该塔器的塔体具有平行排布的多层待测试截面，每个待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少一个测点；该监测系统包括多个监测传感器，一个测点对应设置有一个监测传感器，多个监测传感器包括多个声音传感器；监测系统还包括主控装置，主控装置分别与多个监测传感器电连接，用于通过监测传感器获取关联塔器内部运行状态的声音信号，根据声音信号确定目标运行特征，将目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别塔器内部的运行状态。该监测系统通过实时监测和动态分析塔器运行状态过程中所产生的声音信号以识别塔器内部的运行状态，实现了化工塔器运行状态的在线侦测和故障判断。

A tower monitoring system and method

【技术实现步骤摘要】
一种塔器监测系统及方法
本专利技术实施例涉及化工设备
，尤其涉及一种塔器监测系统及方法。
技术介绍
化工设备一般包括动设备和静设备。动设备主要是指流体输送的风机、压缩机、各种各样的泵设备等，它们的主要部件是运动的机械，一般称为化工机器。静设备主要是指部件是静止的化工设备，如塔器，容器、反应器等，有时也称为非标准设备。其中，静设备外观尺寸一般都比较大，内部物料容量很大，一旦出现非正常的操作或设备内部故障，将会造成严重的化工安全事故，给人类带来巨大的生命财产损失。塔器是化工生产过程中的核心静设备之一，在石油、石化、医药、维尼纶和橡胶等行业中应用非常广泛。塔器既是分离设备又是反应设备，具有大规模、高危性和多变量等特点。一旦塔器出现非正常操作或者故障，轻则造成产品质量不合格，经济损失巨大；重则造成人身伤亡事故，后果极其严重。因此，针对塔器进行有效、及时、准确的在线监测和检测是十分必要的。现有化工静设备的监测手段有γ射线、X射线、超声波等三种。由于射线或者超声波本身的固有特性，导致其测试设备的体积一般比较大，而且价格昂贵、操作条件苛刻、数据分析不够准确。此外，关于射线检测在化工静设备中的应用报道，多用于设备板材的腐蚀、管道的腐蚀或裂缝、壁厚的在线测量等，几乎没有涉及塔器运行状况或故障诊断等方面的研究。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种塔器监测系统及方法，该系统实现了对塔器运行状态的监测和诊断。本专利技术实施例提供一种塔器监测系统，该塔器的塔体具有平行排布的多层待测试截面，每个待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少一个测点；该监测系统包括：多个监测传感器，一个测点对应设置有一个监测传感器，多个监测传感器包括多个声音传感器；监测系统还包括：主控装置，主控装置分别与多个监测传感器电连接，用于通过监测传感器获取关联塔器内部运行状态的声音信号，根据声音信号确定目标运行特征，将目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别塔器内部的运行状态。可选的，待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少两个测点，至少两个测点轴对称分布，一个监测传感器对应设置在一个测点上。可选的，多个监测传感器还包括多个振动传感器。可选的，每个待测试截面所对应的塔体外壁上设置有两个声音测点和一个振动测点，两个声音测点轴对称分布，声音传感器设置在声音测点上，振动传感器设置在振动测点上；主控装置还用于通过振动传感器获取关联塔器内部运行状态的振动信号，根据声音信号和振动信号确定目标运行特征。可选的，塔器为板式塔，多层待测试截面分别对应于塔器的塔板所在平面；或者，塔器为填料塔，多层待测试截面等间距设置，相邻两层待测试截面之间的距离小于或等于0.5m。可选的，塔器的塔体与连接管道连接，连接管道的外壁上设置有至少一个测点，测点上设置有监测传感器。可选的，监测传感器与其所对应的测点之间设置有间隔物，间隔物的厚度小于或等于5mm。本专利技术实施例还提供一种塔器监测方法，采用上述监测系统执行，该方法包括：获取监测传感器传输的与塔器内部运行状态关联的声音信号；根据声音信号确定目标运行特征，将目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别塔器内部的运行状态。可选的，该方法还包括：获取监测传感器传输的与塔器内部运行状态关联的振动信号；根据声音信号和振动信号确定目标运行特征，将目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别塔器内部的运行状态。可选的，根据声音信号和振动信号确定目标运行特征，包括：通过加窗分帧和维纳滤波对声音信号进行预处理以得到纯净声音信号；提取纯净声音信号的声音特征向量，并基于主分量分析技术对声音特征向量进行降维处理以得到目标声音特征；其中，声音特征向量包括功率谱估计特征向量、线性预测倒谱系数特征向量以及美尔频率倒谱系数特征向量中的至少一种；提取振动信号的振动特征向量，并基于主分量分析技术对振动特征向量进行降维处理以得到目标振动特征；根据典型相关分析技术对目标声音特征和目标振动特征进行特征级信息融合，以得到目标运行特征。本专利技术实施例通过在塔体上设置多层待测试截面，并在每个待测试截面所对应的塔体外壁上布局至少一个测点，使得塔器监测系统通过设置于测点上的声音传感器采集关联塔器内部运行状态的声音信号，并传递至主控装置，主控装置根据获取到的声音信号确定目标运行特征，并将目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别塔器内部的运行状态。本专利技术实施例通过对化工塔器运行过程中所产生的声音信号的获取、实时监测和动态分析，实现化工塔器运行状态的在线侦测，为化工塔器的安全运行提供有力保障；该系统主要由声音传感器构成，有效降低了成本，解决了目前化工塔器运行状态监测设备成本高的问题；根据多个待测试截面的声音信号进行塔器内部运行状态识别，提高了监测精度，解决了现有监测设备精确度不高的问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种塔器监测系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种塔器监测系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的又一种塔器监测系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种塔器监测方法的流程示意图；图5是本专利技术实施例提供的另一种塔器监测方法的流程示意图；图6是本专利技术实施例提供的又一种塔器监测方法的流程示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种塔器监测方法的流程框图；图8是本专利技术实施例提供的建立特征数据库中预设运行特征的流程框图；图9a是本专利技术实施例提供的板式塔上层塔板正常操作声音的时频特征；图9b是本专利技术实施例提供的板式塔上层塔板接近或开始液泛时声音的时频特征；图9c是本专利技术实施例提供的板式塔上层塔板液泛时声音时频特征；图10a是本专利技术实施例提供的填料塔下层塔板正常操作时声音时频特征；图10b是本专利技术实施例提供的填料塔下层塔板开始液泛时声音时频特征；图10c是本专利技术实施例提供的填料塔下层塔板严重液泛时声音时频特征。具体实施方式在介绍本专利技术实施例的技术方案之前，首先对化工设备中的动设备和静设备做进一步详细介绍。在化工生产中，某一固定位置上的动设备一般都会有“备件”。动设备在运行过程中会产生比较大的噪声，经验丰富的技术人员可以从动设备的运行状态和操作参数估计该设备可能发生的潜在危险，并及时处理，以防止安全事故发生。因为连接有“备件”，所以当一台动设备出现问题时，可立即切换到备用动设备工作。而化工生产过程中的静设备，在运行中的“动静”一般都比较小，从设备旁边经过都很难听到声音，仅能从运行的操作参数上，结合分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)以及现场总线控制系统(FieldbusControlSystem，FCS)等控制系统对其运行状态进行判断。静设备的造价较高，一般都没有备份。当静设备出现人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔器的监测系统，其特征在于，所述塔器的塔体具有平行排布的多层待测试截面，每个所述待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少一个测点；/n所述监测系统包括：多个监测传感器，一个所述测点对应设置有一个所述监测传感器，所述多个监测传感器包括多个声音传感器；/n所述监测系统还包括：主控装置，所述主控装置分别与所述多个监测传感器电连接，用于通过所述监测传感器获取关联所述塔器内部运行状态的声音信号，根据所述声音信号确定目标运行特征，将所述目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别所述塔器内部的运行状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种塔器的监测系统，其特征在于，所述塔器的塔体具有平行排布的多层待测试截面，每个所述待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少一个测点；
所述监测系统包括：多个监测传感器，一个所述测点对应设置有一个所述监测传感器，所述多个监测传感器包括多个声音传感器；
所述监测系统还包括：主控装置，所述主控装置分别与所述多个监测传感器电连接，用于通过所述监测传感器获取关联所述塔器内部运行状态的声音信号，根据所述声音信号确定目标运行特征，将所述目标运行特征与预设特征库的预设运行特征进行比对，以识别所述塔器内部的运行状态。


2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述待测试截面所对应的塔体外壁上设置有至少两个测点，所述至少两个测点轴对称分布，一个所述监测传感器对应设置在一个所述测点上。


3.根据权利要求1或2所述的监测系统，其特征在于，所述多个监测传感器还包括多个振动传感器。


4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于，每个所述待测试截面所对应的塔体外壁上设置有两个声音测点和一个振动测点，所述两个声音测点轴对称分布，所述声音传感器设置在所述声音测点上，所述振动传感器设置在所述振动测点上；
所述主控装置还用于通过所述振动传感器获取关联所述塔器内部运行状态的振动信号，根据所述声音信号和所述振动信号确定所述目标运行特征。


5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述塔器为板式塔，所述多层待测试截面分别对应于所述塔器的塔板所在平面；或者，
所述塔器为填料塔，所述多层待测试截面等间距设置，相邻两层所述待测试截面之间的距离小于或等于0.5m。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光艳，王洪海，
申请(专利权)人：天津商业大学，王洪海，
类型：发明
国别省市：天津;12