CN104251913A - 旋转机械监测系统启停机智能判断方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转机械监测系统启停机智能判断方法，当设备转速处于一定范围，并稳定一段时间，则判定设备进入正常运行状态，转速由停机到正常运行状态的过程判定为启机过程，转速由正常运行状态到停机的过程判定为停机过程。该发明可处理旋转机械运行转速长期低于额定转速的启停机判断，针对启停机状态和正常运行状态分别采用不同的数据采集与存储方法。

Description

旋转机械监测系统启停机智能判断方法

技术领域

本发明涉及旋转机械运行监测领域，特别是旋转机械在线状态监测领域的启停机判断和正常运行状态判断。

背景技术

目前在旋转机械在线状态监测与分析系统领域，区分旋转设备启停机状态和正常运行状态的方法是设置额定转速和波动范围，当设备转速超过额定转速的波动范围后，即认为启机结束，进入正常运行状态，当设备转速小于额定转速的波动范围后，即认为停机开始，进入停机过程。

在目前的区分旋转设备启机、停机和正常运行状态的方法中，当设备由于负荷较低等原因，需要长期运行于较低转速时，可能造成监测系统一直错误地判定设备处于启停机状态，这样给设备管理人员造成错误判断，也使监测系统的数据采集与存储存在错误。

发明内容

鉴于以上内容，本发明提出一种旋转机械监测系统启停机智能判断方法，通过设置一最低运行转速B，不管设备负荷是多少，设备正常运行转速均高于所述最低运行转速B，当设备转速在所述最低运行转速B之上，且连续一定时间（如30分钟）转速波动一直小于预设的正常运行转速波动范围C，则判定设备处于正常运行状态。

所述旋转机械监测系统启停机智能判断方法包括：正常运行状态判定步骤一，每隔第一预设间隔时间，获取设备的当前转速；正常运行状态判定步骤二，当所述设备的当前转速大于预先设定的最低运行转速B，如果所述设备的当前转速的波动小于预先设定的正常运行转速波动范围C、且持续时间大于第一持续时间△t1，则判定所述设备处于正常运行状态。

相较于现有技术，本发明所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，通过设置一最低运行转速B，不管设备负荷是多少，设备正常运行转速均高于所述最低运行转速B，当设备转速在所述最低运行转速B之上，且连续一定时间（如30分钟）转速波动一直小于预设的正常运行转速波动范围C，则判定设备处于正常运行状态。这样可避免当设备需要长期运行于较低转速时，可能造成监测系统对设备状态的错误判断。

附图说明

图1是本发明旋转机械监测系统的拓扑图；

图2是本发明旋转机械监测系统的应用环境图；

图3是本发明旋转机械监测系统功能模块图；

图4是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备正常运行状态的流程图；

图5是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备启机结束状态的流程图；

图6是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备停机开始状态的流程图；

图7是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中的设备转速变化曲线图。

具体实施方式

为便于对本发明的理解，以下先对本实施方式中用到的相关术语进行简要说明。

FIFO：先进先出数据缓存，当缓存满后，再向其存储数据时，最先存的数据将自动被移出丢弃；

设备正常运行：设备开始发挥其作用开始做功，并长期稳定运行；

设备负荷：设备做功的大小；

启机：设备转速从静止开始到设备正常运行的范围，在该范围监测系统对设备一般采用高密度、高频率的数据采集与存储；

停机：设备转速从设备正常运行到设备静止的范围，在该范围监测系统对设备的一般采用高密度、高频率的数据采集与存储；

启停机：启机和停机这两个过程合并称为启停机。

最低转速A：监测系统可检测到的最低转速，当设备的实际转速小于该最低转速时，监测系统认为设备的转速为0；

最低运行转速B：设备正常运行时可能出现的最低转速，一般设置B比可能出现的正常运行转速更低。

如图1所示，是本发明旋转机械监测系统的拓扑图。在本实施方式中，所述监测装置2通过传感器3采集待监测设备4的状态数据（如当前转速），根据采集的状态数据侦测待监测设备4的在线状态，如正常运行状态、启机结束状态、和停机开始状态等，并通过网络（如局域网LAN）将侦测结果上传到中心服务器5。客户端6可以通过网络浏览器查看中心服务器5中存储的待监测设备4的在线状态。所述监测装置2可以是现场采集站，所述传感器3可以是振动传感器，所述待监测设备4可以是大型旋转机械。

如图2所示，是本发明旋转机械监测系统的应用环境图。该旋转机械监测系统26（以下也称为“监测系统26”）应用于监测装置2中，该监测装置2可以带有数据采集接口20和传输接口22。所述监测装置2通过数据采集接口20获取传感器3侦测到的待监测设备4的状态数据，并通过传输接口22将侦测结果上传到中心服务器5。所述监测装置2还包括通过数据线或信号线相连的存储器24和处理器28。需要说明的是，图2只是对监测装置2软件结构和硬件结构的示意性说明，监测装置2还包括其它必要的电子元器件和系统软件，在此不再一一赘述。

所述旋转机械监测系统26存储于监测装置2的存储器24中，用于侦测待监测设备4的在线状态，如正常运行状态、启机结束状态、和停机开始状态等，具体方法流程参阅图3至图7的描述。所述监测装置2、待监测设备4（以下简称为“设备4”）、中心服务器5和客户端6通过网络（如3G网络）进行数据传递。需要说明的是，在其他实施方式中，所述旋转机械监测系统26也可以设置于中心服务器5中。

在本实施例中，所述旋转机械监测系统26可以提供一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述监测装置2的存储器24中并被配置成由一个或多个处理器（本实施例为一个处理器28）执行，以完成本发明。例如，参阅图3所示，所述旋转机械监测系统26包括正常运行状态判定模块260、启机结束状态判定模块262、和停机开始状态判定模块264。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，关于各模块的具体功能参阅图4至图7的描述。

在本实施方式中，所述正常运行状态判定模块260用于每隔第一预设间隔时间（如1秒钟），获取设备4的当前转速，当设备4的当前转速在预先设定的最低运行转速B之上，如果设备4的当前转速的波动小于预先设定的正常运行转速波动范围C、且持续一段时间△t1（第一持续时间△t1，如30分钟），则判定设备4处于正常运行状态，其中，B、C、△t1可设置。

以下结合图4具体描述所述正常运行状态判定模块260判定设备4处于正常运行状态的方法。

如图4所示，是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备正常运行状态的流程图。

步骤S101，正常运行状态判定模块260每隔第一预设间隔时间，获取设备4的当前转速。需要说明的是，所述设备4的当前转速根据时间的变化随之产生相应变化。

步骤S102，正常运行状态判定模块260判断设备4的当前转速是否大于预先设定的最低运行转速B。如果设备4的当前转速小于或等于预先设定的最低运行转速B，则返回步骤S101.

步骤S103，如果设备4的当前转速大于预先设定的最低运行转速B，则正常运行状态判定模块260继续判断设备4的当前转速的波动是否小于预先设定的正常运行转速波动范围C。如果设备4的当前转速的波动大于或等于预先设定的正常运行转速波动范围C，则返回步骤S101。在本实施方式中，所述正常运行转速波动范围C取值为15。

步骤S104，如果设备4的当前转速的波动小于预先设定的正常运行转速波动范围C，则正常运行状态判定模块260继续判断所述当前转速的波动小于预先设定的正常运行转速波动范围C的持续时间是否大于第一持续时间△t1。如果所述持续时间小于或等于第一持续时间△t1，则返回步骤S101。

步骤S105，如果所述持续时间大于第一持续时间△t1，则正常运行状态判定模块260判定设备4处于正常运行状态。

在本实施方式中，所述正常运行状态的开始时刻为启机结束时刻，所述正常运行状态的结束时刻为停机开始时刻。所述启机结束状态判定模块262用于判定设备4的启机结束状态，具体而言，当设备4的转速大于预先设定的最低运行转速B，该时刻记录为第一基准时间T1，如果满足以下条件之一则判定设备4为启机结束时刻，启机结束，进入正常运行：

条件一，设备4的当前转速R4大于最低运行转速B，如果当前转速R4的波动小于预先设定的启机转速波动范围C1且持续时间大于所述第一持续时间△t1（如30分钟），则判定设备4的当前转速R4的波动开始稳定的时刻为设备4的启机结束时刻，此后设备4进入正常运行状态。

条件二，如果当前系统时间T4与所述第一基准时间T1的差值大于预先设定的启机最长时间△t2，则判定所述当前系统时间T4为启机结束时刻，此后设备4进入正常运行状态（参阅图7所示）。在本实施方式中，所述预先设定的启机最长时间△t2大于所述第一持续时间△t1（△t2>△t1），例如，△t1=30分钟，△t2=50分钟。

进一步地，在条件一中，如果设备4的当前转速R4的波动超过预先设定的启机转速波动范围C1，则设备4的运行状态数据（如设备4的当前转速R4及当前系统时间T4）存入先进先出结构的第一缓存FIFO1中，所述第一缓存FIFO1设置为可存储△t2时间长度的状态数据。当判定设备4为启机结束状态时，将所述第一缓存FIFO1中的状态数据上传给至其它系统进行永久存储，例如，上传至第三方平台（如中心服务器5）中。

以下结合图5具体描述所述启机结束状态判定模块262判定设备4处于启机结束状态的方法。

如图5所示，是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备启机结束状态的流程图，以下步骤均由所述启机结束状态判定模块262执行完成。

步骤S201，获取设备4的当前转速R1。

步骤S202，判定当前转速R1是否大于所述最低转速A。如果R1小于或等于A，则返回步骤S201。

步骤S203，如果当前转速R1大于所述最低转速A，则获取当前系统时间T1（即第一基准时间T1）。在本实施方式中，所述当前系统时间可以是监测装置2的操作系统记录的当前时间。

步骤S204，执行赋值操作R2=R1，T2=T1，其中，R2、T2为变量，“=”为赋值操作符。

步骤S205，判断变量R2的值是否大于所述最低运行转速B。如果变量R2的值小于或等于所述最低运行转速B，则返回步骤S202。

步骤S206，如果变量R2的值大于所述最低运行转速B，则每隔第一预设间隔时间（如1秒钟），持续获取设备4的当前转速R4和当前系统时间T4。

步骤S207，判断当前转速R4与变量R2的差值的绝对值是否大于所述启机转速波动范围C1，即|R4-R2|>C1。

步骤S208，如果|R4-R2|大于C1，则将设备4的当前转速R4和当前系统时间T4存入第一缓存FIFO1。在本实施方式中，所述第一缓存FIFO1设置为可存储△t2时间长度的状态数据。

步骤S209，执行赋值操作R2=R4，T2=T4。

步骤S210，判断T4与T1之间的差值是否大于所述启机最长时间△t2。如果T4-T1的差值小于或等于△t2，则返回执行步骤S205。

步骤S211，如果|R4-R2|小于或等于C1，则继续判断当前系统时间T4与变量T2值之间的差值是否大于所述第一持续时间△t1。如果T4与变量T2值之间的差值小于或等于△t1，则执行步骤S210。

步骤S212，如果T4与变量T2值之间的差值大于△t1，或者T4与T1之间的差值大于△t2，则判定设备4为启机结束状态，将所述第一缓存FIFO1中最后一个数据对应的时间确定为设备4的启机结束时刻，并将所述第一缓存FIFO1中的状态数据上传至第三方平台。

请一并参考图6，在本实施方式中，所述停机开始状态判定模块264用于判定设备4的停机开始状态，具体而言，当设备4的当前转速由大于最低运行转速B进入小于最低运行转速B时，该时刻记录为第二基准时间T7，该时刻设备4的当前转速记录为R7，如果满足以下条件之一则判定设备4为停机开始时刻：

条件三，自第二基准时间T7向之前时刻递推，如果设备4的当前转速R5波动小于预先设定的停机转速波动范围C2且持续时间大于预先设定的第二持续时间△t3，则判定设备4转速最后稳定的时刻为停机开始时刻，此后设备4进入停机过程；

条件四，自第二基准时间T7向之前时刻递推，如果在未达到所述第二持续时间△t3，在设备4的当前转速R5的波动大于所述停机转速波动范围C2，该时刻记录为T5，则以T5为新的第二基准时间T7重复执行所述条件三，继续向之前时刻递推，直到条件五成立；

条件五，设置停机最长时间△t4，如果所述条件三中自所述第二基准时间T7向之前时刻递推达到时刻T5，T7-T5>△t4时，则判定设备4的时刻T5为停机开始时刻（参阅图7所示）。在本实施方式中，所述预先设定的停机最长时间△t4大于所述第二持续时间△t3（△t4>△t3），例如，△t3=40分钟，△t4=60分钟。

以下结合图6具体描述所述停机开始状态判定模块264判定设备4处于停机开始状态的方法。

如图6所示，是本发明旋转机械监测系统启停机智能判断方法中判断设备停机开始状态的流程图，以下步骤均由所述停机开始状态判定模块264执行完成。

步骤S301，获取设备4的当前转速R5。在本实施方式中，当设备4进入正常运行状态时，开始获取设备4的当前转速R5，以判断设备4是否进入停机开始状态。

步骤S302，获取当前系统时间T5。在本实施方式中，所述当前系统时间可以是监测装置2的操作系统记录的当前时间。

步骤S303，每隔第二预设间隔时间（如1秒钟），持续获取设备4的当前转速R6和当前系统时间T6。需要说明的是，所述第一预设间隔时间、第二预设间隔时间的取值可以相同，也可以不同。

步骤S304，判断当前转速R6与R5的差值的绝对值是否大于所述停机转速波动范围C2，即|R6-R5|>C2。

步骤S305，如果|R6-R5|大于C2，则将设备4的当前转速R6和当前系统时间T6存入第二缓存FIFO2。在本实施方式中，所述第二缓存FIFO2设置为可存储△t4时间长度的状态数据，其中，△t4为预先设定的停机最长时间。

步骤S306，执行赋值操作R5=R6，T5=T6，然后继续执行步骤S309。

步骤S307，判断当前系统时间T6与T5之间的差值是否大于所述第二持续时间△t3。如果T6与T5值之间的差值小于或等于△t3，则执行步骤S309。

步骤S308，如果T6与T5值之间的差值大于△t3，则清空所述第二缓存FIFO2，然后返回执行步骤S303。

步骤S309，判断设备4的当前转速R6是否小于所述最低运行转速B。如果R6大于或等于B，则返回执行步骤S303。

步骤S310，如果设备4的当前转速R6小于所述最低运行转速B，则将所述第二缓存FIFO2中第一个数据对应的时间确定为设备4的停机开始时刻，并将所述第二缓存FIFO2中的状态数据上传至第三方平台。

进一步地，本发明还包括如下步骤：所述启机结束时刻与所述停机开始时刻重合、或所述启机结束时刻比所述停机开始时刻更晚时，则将所述启机结束状态判定步骤中的第一缓存FIFO1和停机开始状态判定步骤中的第二缓存FIFO2的数据合并，丢掉冗余的数据上传至第三方平台，并将该过程标记为启停机状态。

本发明核心为转速在最低运行转速以上持续稳定一段时间，则设备为正常运行，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的详细说明，不能认定具体实施只局限于这些说明。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，如将T1/T7的判断条件改变为和最低转速A比较，启机/停机的FIFO/BUFF实现方案等，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，该方法包括：

正常运行状态判定步骤一，每隔第一预设间隔时间，获取设备的当前转速；及

正常运行状态判定步骤二，当所述设备的当前转速大于预先设定的最低运行转速B，如果所述设备的当前转速的波动小于预先设定的正常运行转速波动范围C、且持续时间大于第一持续时间△t1，则判定所述设备处于正常运行状态。

2.根据权利要求1所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述正常运行状态的开始时刻为启机结束时刻，所述正常运行状态的结束时刻为停机开始时刻。

3.根据权利要求1或2所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，该方法还包括启机结束状态判定步骤，该启机结束状态判定步骤包括：

当所述设备的转速大于预先设定的最低运行转速B，该时刻记录为第一基准时间T1，如果满足以下条件之一则判定所述设备为启机结束时刻：

条件一，所述设备的当前转速R4大于最低运行转速B，如果当前转速R4的波动小于预先设定的启机转速波动范围C1且持续时间大于所述第一持续时间△t1，则判定所述设备的当前转速R4的波动开始稳定的时刻为设备的启机结束时刻；

条件二，如果当前系统时间T4与所述第一基准时间T1的差值大于预先设定的启机最长时间△t2，则判定所述当前系统时间T4为启机结束时刻。

4.根据权利要求3所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，在条件一中，如果所述设备的当前转速R4的波动超过预先设定的启机转速波动范围C1，则将所述设备的当前转速R4及当前系统时间T4存入第一缓存中，所述第一缓存设置为可存储△t2时间长度的状态数据；及

当判定所述设备为启机结束状态时，将所述第一缓存中的状态数据上传给至第三方平台中。

5.根据权利要求4所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述预先设定的启机最长时间△t2大于所述第一持续时间△t1。

6.根据权利要求4所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述启机结束状态判定步骤包括：

获取所述设备的当前转速R1；

如果当前转速R1大于预先设定的最低转速A，则获取当前系统时间T1，执行赋值操作R2=R1，T2=T1；

如果变量R2的值大于所述最低运行转速B，则每隔第一预设间隔时间，持续获取设备的当前转速R4和当前系统时间T4；

如果当前转速R4与变量R2的差值的绝对值大于C1，则将设备的当前转速R4和当前系统时间T4存入第一缓存，执行赋值操作R2=R4，T2=T4；

如果当前转速R4与变量R2的差值的绝对值小于或等于C1，则判断当前系统时间T4与变量T2值之间的差值是否大于所述第一持续时间△t1；及

如果T4与变量T2值之间的差值大于△t1，或者T4与T1之间的差值大于△t2，则将所述第一缓存中最后一个数据对应的时间确定为所述设备的启机结束时刻，并将所述第一缓存中的状态数据上传至第三方平台。

7.根据权利要求4所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，该方法还包括停机开始状态判定步骤，该停机开始状态判定步骤包括：

当所述设备的当前转速由大于所述最低运行转速B进入小于所述最低运行转速B时，该时刻记录为第二基准时间T7，该时刻设备的当前转速记录为R7，如果满足以下条件之一则判定所述设备为停机开始状态：

条件三，自第二基准时间T7向之前时刻递推，如果所述设备的当前转速R5波动小于预先设定的停机转速波动范围C2且持续时间大于预先设定的第二持续时间△t3，则判定所述设备转速最后稳定的时刻为停机开始时刻；

条件四，自第二基准时间T7向之前时刻递推，如果在未达到所述第二持续时间△t3，在所述设备的当前转速R5的波动大于所述停机转速波动范围C2，该时刻记录为T5，则以T5为新的第二基准时间T7重复执行所述条件三，直到条件五成立；

条件五，设置停机最长时间△t4，如果所述条件三中自所述第二基准时间T7向之前时刻递推达到时刻T5，T7-T5>△t4时，则判定该时刻T5为停机开始时刻。

8.根据权利要求7所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述停机开始状态判定步骤包括：

获取所述设备的当前转速R5和当前系统时间T5；

每隔第二预设间隔时间，持续获取所述设备的当前转速R6和当前系统时间T6；

如果所述当前转速R6与R5的差值的绝对值大于所述停机转速波动范围C2，则将所述设备的当前转速R6和当前系统时间T6存入预先设定的第二缓存，并执行赋值操作R5=R6，T5=T6，所述第二缓存设置为存储△t4时间长度的状态数据；及

如果所述设备的当前转速R6小于所述最低运行转速B，则将所述第二缓存中第一个数据对应的时间确定为所述设备的停机开始时刻，并将所述第二缓存中的状态数据上传至第三方平台。

9.根据权利要求8所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述停机开始状态判定步骤还包括：

如果所述当前转速R6与R5的差值的绝对值小于或等于所述停机转速波动范围C2，则判断当前系统时间T6与T5之间的差值是否大于所述第二持续时间△t3；

如果T6与T5值之间的差值小于或等于△t3，则判断所述设备的当前转速R6是否小于所述最低运行转速B；及

如果T6与T5值之间的差值大于△t3，则清空所述第二缓存。

10.根据权利要求8所述的旋转机械监测系统启停机智能判断方法，其特征在于，所述启机结束时刻与所述停机开始时刻重合、或所述启机结束时刻比所述停机开始时刻更晚时，则将所述启机结束状态判定步骤中的第一缓存和停机开始状态判定步骤中的第二缓存的数据合并，丢掉冗余的数据上传至第三方平台，并将该过程标记为启停机状态。