一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统技术方案

本专利涉及一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统，属于动设备监测技术领域，包括往复泵液力端的性能监测模块、信号处理模块、故障诊断与处理模块。液力端性能监测模块包括泵缸压力监测模块、柱塞位移监测模块、声音监测模块和振动监测模块；将所测数据传输到信号处理模块，再通过信号处理模块传输到故障诊断与处理模块中，最后将采集的数据汇总传输给显示装置、报警装置和存储模块，存储模块与故障诊断与处理模块中的评判装置、数据库、压力信号诊断模块和综合诊断模块双向连接。本专利通过往复泵液力端泵阀实时故障监测与性能评价，准确评价泵阀的运行状态与故障情况，从而制定出泵阀更换决策，为高效、安全使用往复泵提供保障。泵提供保障。泵提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统


[0001]本专利技术属于动设备性能监测
，特别是涉及一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统。

技术介绍

[0002]往复泵是石油化工等领域常用的往复式动力机械，其液力端泵阀的工作性能好坏直接影响泵的效率与安全，如何及时了解往复泵泵阀的运行状态，及时作出更换策略，是往复泵特别是高压大排量往复泵的使用者急需解决的问题，如在压裂泵、泥浆泵和一些重载特种泵中，液力端泵阀的状态检测、性能评价、维修判定、更换决策等问题日益突出，传统的往复泵状态监测系统一般只针对往复泵某些运行参数进行监测，监测、诊断方法相对单一，未见专门针对泵阀状态进行评价和做出更换决策的监测系统，因此急需开发一套将往复泵多参数监测、多评价方法有机组合的往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统，从硬件配置、软件应用上综合研究，实现多通道数据采集、信号传输与处理、多性能参数综合评价、评价结果应用为一体的往复泵泵阀性能评价决策系统，提高诊断结果的精确性，为泵阀的更换提供有效的决策方法与依据，精准控制往复泵停机维修时间，提升泵阀使用的可靠性，为往复泵高效、安全运行提供保障。

技术实现思路

[0003]本专利的目的在于提供一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统，在通过对往复泵泵缸压力、柱塞位移、运行声音和液力端振动四种参数的监测，通过示功图处理诊断通道、声信号处理诊断通道和振动信号处理诊断通道三条信号处理诊断通道，分别形成了泵阀示功图、泵阀声信号实时声谱和泵阀实时振动图谱，再由这三条处理诊断通道以及每条通道设置的相应数据库和存储模块提供的故障数据信息，对三种图像进行特征提取和对比识别，其中，示功图处理诊断通道连接了压力信号诊断模块，对压力信号进行单独诊断，最后进行综合诊断得出往复泵泵阀的故障类型，为制定泵阀更换决策提供准确依据，保证了监测与运算数据的准确性。
[0004]所述一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统，该系统包含为三个模块，分别为液力端性能监测模块、信号处理模块、故障诊断与处理模块。液力端性能监测模块设置有泵缸压力监测模块、柱塞位移监测模块、声音监测模块和振动监测模块四个参数监测模块。
[0005]所述泵缸压力监测模块主要是对泵缸内压力进行监测，采用压力传感器；柱塞位移监测模块主要是对柱塞位置情况进行监测，采用位置传感器；声音监测模块主要是对往复泵工作时产生的声音进行监测，采用声音传感器；振动监测模块主要是对往复泵工作时的振动情况进行监测，采用振动传感器。
[0006]所述液力端性能监测模块主要构件为各类传感器，其中压力传感器安装在泵缸端盖处，用于监测泵缸内压力值的情况，位置传感器安装在柱塞卡箍处，用于监测柱塞位移情
况，声音传感器不需要直接接触往复泵，安装在液力端附近即可，用于监测往复泵工作时产生的声音，振动传感器安装在泵缸上部，用于监测泵缸工作时的振动情况。
[0007]所述液力端性能监测模块的传感器为无线传感器，传统有线传感器安装较为复杂，安装要求高，缆线较长，在复杂的往复泵工况环境下难以很好的使用，无线传输方式能够实时传输数据，便于拆卸与安装，在复杂的往复泵工况环境下能很好的使用。
[0008]所述液力端性能监测模块监测到往复泵泵缸压力、柱塞位移、运行声音和液力端振动参数信息，将这些信息传输到信号处理模块，通过信号处理模块对这四类参数进行分通道处理，最后传输到故障诊断与处理模块对往复泵液力端泵阀进行诊断评价。
[0009]所述信号处理模块接收到液力端性能监测模块的数据后对其进行进一步的处理，信号处理模块包括三个模块分别是示功图计算绘制模块、实时声谱绘制模块、实时振动图谱绘制模块；示功图计算绘制模块与故障诊断与处理模块中的显示装置、报警装置和存储模块相连；实时声谱绘制模块与故障诊断与处理模块中的显示装置、报警装置和存储模块相连；实时振动图谱绘制模块与故障诊断与处理模块中的显示装置、报警装置和存储模块相连；示功图计算绘制模块通过压力信号处理装置将泵缸压力信号滤波、光滑处理，通过柱塞冲程计算装置计算柱塞运动的周期，两者结合起来绘制示功图；实时声谱绘制模块通过声信号分析处理装置得到声信号的振幅信号、频率信号和时域信号再通过多重分形去趋势波动分析方法去除声信号趋势波动，进行实时声谱的绘制；实时振动图谱绘制模块通过振动信号分析处理装置得到振动信号的加速度信号、振动频率、时域信号和频域信号再通过小波去噪的方式处理，得到实时振动图谱，随后将数据传输到故障诊断与处理模块进行诊断处理。
[0010]所述故障诊断与处理模块中，对来自液力端性能监测模块的数据，经过信号处理模块处理后，由示功图评判装置对示功图图像进行二值化处理，通过稀疏自编码器对二值化过后的示功图图像进行特征提取，将提取的特征与示功图数据库特征参数以及存储模块提供的示功图数据信息相结合，通过归一化指数函数分类器识别提取的图像特征参数，最后将识别结果传输到综合诊断模块，当示功图评判装置诊断出示功图特征参数与正常值有较大偏差时将跳过综合诊断模块直接进行报警和显示；由声信号评判装置对声谱使用多重分形去趋势波动分析方法提取图像特征，将提取的特征与声谱数据库特征参数以及存储模块提供的声谱数据信息相结合，通过混合蛙跳算法改进的支持向量机模式识别提取的图像特征参数，将识别结果传输到综合诊断模块，当声信号评判装置诊断出声谱特征参数与正常值有较大偏差时将跳过综合诊断模块直接进行报警和显示；由振动信号评判装置对振动谱图使用小波分析提取能量特征值，将提取的特征与振动谱数据库中特征参数以及存储模块提供振动谱数据信息相结合，通过概率神经网络模式识别提取的特征参数，将识别结果传输到综合诊断模块，当振动信号评判装置诊断出振动谱特征参数与正常值有较大偏差时将跳过综合诊断模块直接进行报警和显示；压力信号诊断模块通过所测压力信号与存储模块提供的压力信号数据信息相结合，评判压力信号合理性，将评判结果传输到综合诊断模块，当压力信号诊断模块诊断出压力信号与正常值有较大偏差时将跳过综合诊断模块直接进行报警和显示；综合诊断模块综合三条诊断通道以及压力信号诊断模块的结果进行比较修正，最终得出往复泵液力端泵阀的诊断信息。
[0011]所述故障诊断与处理模块中，综合诊断模块将诊断的数据和结果传输到显示装
置，最终在该界面显示泵阀正常示功图与泵阀工作实时示功图、泵阀正常声谱与泵阀工作实时声谱以及泵阀正常振动谱与泵阀工作实时振动谱，通过该显示界面，能够得出往复泵泵阀的实时工作状态和故障信息以及泵阀更换决策信息，若所测数据超过预设的阈值则通过报警装置进行预警提醒，最终将数据传输给存储模块，存储模块与故障诊断与处理模块中的评判装置、数据库、压力信号诊断模块和综合诊断模块双向连接，其存储的数据信息可以反馈给评判装置、数据库、压力信号诊断模块和综合诊断模块，能够增加的识别速度和提高识别的准确率。
[0012]本专利技术虽然是针对往复泵液力端泵阀的监测，但也可以适用于其它动设备监测评价系统，因此本专利技术对于动设备监测
研究具有积极的作用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统，其特征在于：该监测评价系统包括液力端性能监测模块、信号处理模块、故障诊断与处理模块；液力端性能监测模块包括泵缸压力监测模块、柱塞位移监测模块、声音监测模块、振动监测模块；液力端性能监测模块后设置信号处理模块，信号处理模块包括压力信号处理装置、柱塞冲程计算装置、示功图计算绘制模块、声信号分析处理装置、实时声谱绘制模块、振动信号分析处理装置和实时振动图谱绘制模块；示功图计算绘制模块与故障诊断与处理模块中的示功图评判装置相连共同构成示功图处理诊断通道；实时声谱绘制模块与故障诊断与处理模块中声信号评判装置相连共同构成声信号处理诊断通道；实时振动图谱绘制模块与故障诊断与处理模块中的振动信号评判装置相连共同构成振动信号处理诊断通道；其中，示功图处理诊断通道中的压力信号处理装置与压力信号诊断模块相连；三条信号处理诊断通道以及压力信号诊断模块后设置有综合诊断模块，在综合诊断模块后，设置有显示装置、报警装置和存储模块，其中存储模块与故障诊断与处理模块中的压力信号诊断模块双向连接；存储模块与故障诊断与处理模块中的示功图数据库和示功图评判装置双向连接；存储模块与故障诊断与处理模块中的声谱数据库和声信号评判装置双向连接；存储模块与故障诊断与处理模块中的振动谱数据库和振动信号评判装置双向连接；所述的往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统的液力端性能监测模块，其特征在于：泵缸压力监测模块中的压力传感器设置在泵缸端盖处，柱塞位移监测模块中的位置传感器设置在往复泵柱塞卡箍上，声音监测模块中的声音传感器设置在液力端附近，振动监测模块中的振动传感器设置在泵缸上；所述的往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统的液力端性能监测模块，其特征在于：往复泵液力端性能监测模块所包含的传感器，采用无线传感器；所述的往复泵液力端泵阀故障监测与性能评价系统的信号处理模块，其特征在于：信号处理模块包括三个模块分别是示功图计算绘制模块、实时声谱绘制模块、实时振动图谱绘制模块，分别对应示功图处理诊断通道、声信号处理诊断通道、振动信号处理诊断通道；信号处理模块中示功图处理诊断通道包括压力信号处理装置、柱塞冲程计算装置，在压力信号处理装置、柱塞冲程计算装置之后连有示功图计算绘制模块；信号处理模块中的声信号处理诊断通道包括声信号分析处理装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋发光，何能奕，张学文，肖华，陈科兵，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：