一种高速透平真空泵运行状态监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种高速透平真空泵运行状态监测系统，属于高速透平真空泵技术领域，包括在真空泵的监测位置预设的多个温度传感器、压力传感器、振动传感器，温度传感器通过温度变送器与PLC控制系统连接，压力传感器通过压力变送器与PLC控制系统连接，振动传感器通过振动变送器与PLC控制系统连接。本发明专利技术通过在真空泵的监测位置预设多个温度传感器、压力传感器、振动传感器，对真空泵进出气口、齿轮箱和永磁同步电机在运行时进行温度、压力和振动的全面监测，有效识别真空泵运行时的异常状态，根据监测数据进行故障识别与预警，从而提高真空泵的使用寿命。泵的使用寿命。泵的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高速透平真空泵运行状态监测系统


[0001]本专利技术涉及高速透平真空泵
，尤其涉及一种高速透平真空泵运行状态监测系统。

技术介绍

[0002]真空系统是由真空泵、真空计、被抽容器及其它元件如真空阀门、冷阱等，借助于真空管道，按一定要求组合而成，并具有所需抽气功能的抽气装置；它的职能是在指定的时间、空间内获得真空，保持真空，确保系统内某项工艺过程或物理过程的实施。现有真空系统以水环真空泵为主，其以水为介质，通过腔体内的容积变化形成真空，因其结构简单、工艺适应性好，故在真空系统中得到了广泛使用，但水环真空泵无状态监测系统，基本只在进口安装真空表监测真空度情况，无法实现对设备运行状态的监控，也无法对设备进行故障预警与诊断，造成设备无法有效管理，突发故障造成生产受阻。在现有技术中，以水环真空泵为主的真空系统存在以下缺点：
[0003](1)没有全面的监测设备运行状态，有些只监测了客户关心的工艺参数。
[0004](2)只用传感器做了状态监测，但未形成有效的状态识别与保护措施。
[0005](3)未形成监测数据的管理系统，不能从趋势监测数据上预测设备的运行状态。
[0006]而高速透平真空泵采用高速增速齿轮箱将电机转速升至离心叶轮的工作转速，将气流加速后在蜗壳内将动能转化为流体势能，以在叶轮进气口形成真空。高速透平真空泵比水环式真空泵效率高、无需工作介质、运行成本低，且其转速高、功率密度高、有喘振特性，故对其状态监测意义重大。因此需要一种高速透平真空泵运行状态监测系统。
专利
技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高速透平真空泵运行状态监测系统，解决现有未全面对真空泵进行运行状态监测，从而无法对真空泵进行状态识别与故障预警的技术问题。本专利技术对真空泵进出气口、齿轮箱和永磁同步电机运行时进行温度、压力和振动的状态监测，识别高速透平真空泵运行时的异常状态，根据监测数据进行故障识别与预警，从而提高高速透平真空泵的使用寿命。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种高速透平真空泵运行状态监测系统，包括在真空泵的监测位置预设的多个温度传感器、压力传感器、振动传感器，温度传感器通过温度变送器与PLC控制系统连接，压力传感器通过压力变送器与PLC控制系统连接，振动传感器通过振动变送器与PLC控制系统连接；
[0010]每个温度传感器用于获取监测位置的温度数据，并将温度数据传至PLC控制系统，PLC控制系统将监测到的温度数据与设定的温度限制值进行比对，当监测到的温度数据超出限制值范围时进行温度报警；
[0011]每个压力传感器用于获取监测位置的压力数据，并将压力数据传至PLC控制系统，
PLC控制系统将监测到的压力数据与设定的压力限制值进行比对，当监测到的压力数据超出限制值范围时进行压力报警；
[0012]每个振动传感器用于获取监测位置的振动数据，并将振动数据传至PLC控制系统，PLC控制系统将监测到的振动数据与设定的振动限制值进行对比，判别真空泵的异常状态和故障原因。
[0013]进一步地，在PLC控制系统将永磁同步电机轴承的平衡温度限制值设置为T1≤90℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当永磁同步电机运行达到热平衡状态后，若永磁同步电机轴承的平衡温度为90℃＜T1≤95℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患，若永磁同步电机轴承的平衡温度为T1＞95℃，则触发报警停机信号。
[0014]进一步地，在PLC控制系统将永磁同步电机绕组的平衡温度限制值设置为T2≤130℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当永磁同步电机运行达到热平衡状态后，若永磁同步电机绕组的平衡温度为130℃＜T2≤135℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患；若永磁同步电机绕组的平衡温度为T2＞135℃，则触发报警停机信号。
[0015]进一步地，在PLC控制系统将齿轮箱轴承的平衡温度限制值设置为为T3≤90℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当齿轮箱运行达到热平衡状态后，若齿轮箱轴承的平衡温度为90℃＜T3≤95℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患；若齿轮箱轴承的平衡温度为T1＞95℃，则触发报警停机信号。
[0016]进一步地，在PLC控制系统将齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度限制值设置为T4≤60℃，当齿轮箱运行达到热平衡状态后，若齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度为60℃＜T4≤65℃，则触发温度预警信号，需要检查润滑油散热系统是否正常工作；若齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度T4＞65℃，则触发报警停机信号。
[0017]进一步地，在PLC控制系统将真空泵进出气口处的温差限制值为T5≤(π
‑
1)
×
100℃，π为出口绝对压力与进口绝对压力的比值，若真空泵进出气口处的温差超过限制值则触发预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患。
[0018]进一步地，在PLC控制系统将真空泵出气口压力限制值设置为0kPa，真空泵进气口真空度限制值设置为25
‑
70kPa，真空泵进气口压差限制值设置为≤2kPa，齿轮箱进油压力限制值为80
‑
200kPa，若超过上述限制值则触发预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患。
[0019]进一步地，在PLC控制系统将真空泵的振动速度有效值设置为≤4.5mm/s，根据振动激励源的激励频率，齿轮箱输入轴的转频为F
i
，输出高速轴的转频为F
o
，若F
i
、F
o
转频下的振幅值＞4.5mm/s，且振幅值随转速的升高而升高，则转子不平衡有异常或转子弯曲故障；若频谱图中存在F
i
和2
×
F
i
的特征频率，且二倍频的振幅大于一倍频振幅的三分之二，则存在不对中故障；若存在0.4～0.5
×
Fo特征频率，且振动幅值较大，则存在滑动轴承油膜振荡故障；若存在啮合频率Z
×
F
o
，Z为齿轮齿数，且有以F
o
为频率差的边频带，则存在齿轮表面失效的故障。
[0020]进一步地，若高速透平真空泵发生轻微喘振，高速透平真空泵出口流量和压力的变化率小于等于5％、永磁同步电机运行功率的变化率和振动值的变化率小于等于5％时，可调整高速透平真空泵风机的运行转速，进行主动退喘；若高速透平真空泵发生较大喘振烈度，高速透平真空泵出口流量和压力的变化率大于5％小于等于10％、永磁同步电机运行功率的变化率和振动值的变化率大于5％小于等于10％时，迅速打开复合式放空阀，并调整
高速透平真空泵运行转速，实现快速退喘，避免喘振烈度扩展；若高速透平真空泵发生非常大喘振烈度，高速透平真空泵发生出口流量和压力的变化率大于10％、永磁同步电机运行功率的变化率和振动值的变化率大于10％时，则迅速保护高速透平真空泵停止运行。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速透平真空泵运行状态监测系统，包括在真空泵的监测位置预设的多个温度传感器、压力传感器、振动传感器，温度传感器通过温度变送器与PLC控制系统连接，压力传感器通过压力变送器与PLC控制系统连接，振动传感器通过振动变送器与PLC控制系统连接；每个温度传感器用于获取监测位置的温度数据，并将温度数据传至PLC控制系统，PLC控制系统将监测到的温度数据与设定的温度限制值进行比对，当监测到的温度数据超出限制值范围时进行温度报警；每个压力传感器用于获取监测位置的压力数据，并将压力数据传至PLC控制系统，PLC控制系统将监测到的压力数据与设定的压力限制值进行比对，当监测到的压力数据超出限制值范围时进行压力报警；每个振动传感器用于获取监测位置的振动数据，并将振动数据传至PLC控制系统，PLC控制系统将监测到的振动数据与设定的振动限制值进行对比，判别真空泵的异常状态和故障原因。2.根据权利要求1所述的一种高速透平真空泵运行状态监测系统，其特征在于：在PLC控制系统将永磁同步电机轴承的平衡温度限制值设置为T1≤90℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当永磁同步电机运行达到热平衡状态后，若永磁同步电机轴承的平衡温度为90℃＜T1≤95℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患，若永磁同步电机轴承的平衡温度为T1＞95℃，则触发报警停机信号。3.根据权利要求1所述的一种高速透平真空泵运行状态监测系统，其特征在于：在PLC控制系统将永磁同步电机绕组的平衡温度限制值设置为T2≤130℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当永磁同步电机运行达到热平衡状态后，若永磁同步电机绕组的平衡温度为130℃＜T2≤135℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患；若永磁同步电机绕组的平衡温度为T2＞135℃，则触发报警停机信号。4.根据权利要求1所述的一种高速透平真空泵运行状态监测系统，其特征在于：在PLC控制系统将齿轮箱轴承的平衡温度限制值设置为为T3≤90℃，且单位时间内温度的变化率≤5％，当齿轮箱运行达到热平衡状态后，若齿轮箱轴承的平衡温度为90℃＜T3≤95℃，则触发温度预警信号，需要进行现场巡检并排除隐患；若齿轮箱轴承的平衡温度为T1＞95℃，则触发报警停机信号。5.根据权利要求1所述的一种高速透平真空泵运行状态监测系统，其特征在于：在PLC控制系统将齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度限制值设置为T4≤60℃，当齿轮箱运行达到热平衡状态后，若齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度为60℃＜T4≤65℃，则触发温度预警信号，需要检查润滑油散热系统是否正常工作；若齿轮箱润滑系统进油处的平衡温度T4＞65℃，则触发报警停机信号。6.根据权利要求1所述的一种高速透平真空泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，聂湘华，莫天洋，方志翔，葛玉柱，杜海英，
申请(专利权)人：湖南泛航智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：