CN107605721A - 一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统及方法，系统包括声发射传感器、STM32微控制器、无线通信模块和PC机；所述的声发射传感器采集高压隔膜泵的声发射信号，将采集到的信号通过滤波放大处理后传送给STM32微控制器，STM32微控制器将提取后的数据通过无线通信模块传至PC机上。本发明通过合理的构成、连接建立的矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统可以有效地用于矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估；通过计算实时采集数据与正常工作状态隶属度函数值的变化趋势，当发生变化时选取对应组的数据通过LMD分析。当界面显示的波形超出正常的范围的波形时，系统界面会自动报警，系统报警提醒现场工作人员及时排除故障，由此保证工业生产设备的正常运行。

Description

一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统及方法

技术领域

本发明涉及一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统及方法，属于故障诊断领域。

背景技术

高压隔膜泵作为矿浆管道输送系统中的一个关键部位，当其发送故障时会导致整个系统停止工作，带来严重的经济损失。目前实际生产中按最小全周期更换阀体，这不仅浪费大量健康的阀体，而且缩短生产周期，降低了济效益；无法完全避免故障的发生，存在发生严重生产事故可能。仅靠人工巡视检查的成本较高，且经验依赖性强，只能在故障发生后才能判断，而且可能存在误判的情况，无法提前预报故障。

因此通过远程监控高压隔膜泵的运行状态并对其健康状态进行预估，需要建立矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，而建立矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，需要考虑矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统的构成、连接等问题。实现对矿浆管道高压隔膜泵的故障进行提前诊断，需要考虑矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估方法的执行步骤。

发明内容

本发明提供了一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统及方法，以用于解决建立矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统的构成、连接等问题等及实现对矿浆管道高压隔膜泵的故障进行提前诊断。

本发明的技术方案是：一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，包括声发射传感器、STM32微控制器、无线通信模块和PC机；

所述的声发射传感器采集高压隔膜泵的声发射信号，将采集到的信号通过滤波放大处理后传送给STM32微控制器，STM32微控制器将提取后的数据通过无线通信模块传至PC机上。

所述高压隔膜泵的轴向、径向以及垂直方向分别安装声发射传感器，采用三路采集通道并行采集数据。

一种高压隔膜泵健康状态预估方法，所述方法具体步骤如下：

步骤S1、采集高压隔膜泵全周期寿命数据，并对原始数据进行特征参数提取，得到初始数据样本；

步骤S2、利用模糊C-均值方法对初始数据样本进行聚类建模，得到正常状态的模糊聚类中心；

步骤S3、将现场实时采集的数据进行特征参数提取；

步骤S4、将提取到的特征参数通过步骤S2中得到的聚类模型，计算相对于正常状态模糊聚类中心的隶属度；

步骤S5、根据隶属度值来判断高压隔膜泵产生属于是否发生故障，实现对矿浆管道高压隔膜泵的健康状态进行预估：

若发现隶属度发生变化时，选取对应时刻的实时数据进行LMD分析，当显示的波形超出正常的范围的波形时，表示发生故障；否则，表示未发生故障；

若发现隶属度不发生变化时，表示未发生故障。

本发明的有益效果是：通过合理的构成、连接建立的矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统可以有效地用于矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估；通过计算实时采集数据与正常工作状态隶属度函数值的变化趋势，当发生变化时选取对应组的数据通过LMD分析。当界面显示的波形超出正常的范围的波形时，系统界面会自动报警，系统报警提醒现场工作人员及时排除故障，由此保证工业生产设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-2所示，一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，包括声发射传感器、STM32微控制器、无线通信模块和PC机；

所述的声发射传感器采集高压隔膜泵的声发射信号，将采集到的信号通过滤波放大处理后传送给STM32微控制器，STM32微控制器将提取后的数据通过无线通信模块传至PC机上。其中，STM32F429采用ARM Cortex-M3内核，具有高性能、低成本、低功耗等特点，其主要功能是用于声发射信号接收和无线通信。

进一步地，所述高压隔膜泵的轴向、径向以及垂直方向分别安装声发射传感器，采用三路采集通道并行采集数据。

一种高压隔膜泵健康状态预估方法，所述方法具体步骤如下：

步骤S1、采集高压隔膜泵全周期寿命数据，并对原始数据进行特征参数提取，得到初始数据样本；

步骤S2、利用模糊C-均值方法对初始数据样本进行聚类建模，得到正常状态的模糊聚类中心；

步骤S3、将现场实时采集的数据进行特征参数提取；

步骤S4、将提取到的特征参数通过步骤S2中得到的聚类模型，计算相对于正常状态模糊聚类中心的隶属度；

步骤S5、根据隶属度值来判断高压隔膜泵产生属于是否发生故障，实现对矿浆管道高压隔膜泵的健康状态进行预估：

若发现隶属度发生变化时，选取对应时刻的实时数据进行LMD分析，当显示的波形超出正常的范围的波形时，表示发生故障；否则，表示未发生故障；

若发现隶属度不发生变化时，表示未发生故障。

本发明系统信号通讯过程：首先将声发射传感器、STM32微控制器、无线通信模块和PC机分别连接在对应的插口上，然后配置WI-FI无线通信模块的网络模式及服务器IP地址与端口。STM32微控制器与WI-FI无线通信模块采用TCP/IP方式连接，PC机开启无线热点，等待WI-FI模块连接热点。系统通过TCP/IP把数据发送到PC机上，接收采集到的声发射信号数据。

本发明方法通过PC机执行，本发明系统PC机端分析界面使用Visual Studio 2015进行开发设计。主窗口包括数据显示和数据分析部分，数据显示部分包括采样数据的时域波形显示和十进制数显示，数据分析部分为实时数据采集数据与正常工作状态隶属度函数值变换趋势，当发生变化时选取对应组的数据通过LMD分解得到若干IMF分量，依次显示在系统界面右侧的分析窗口中。当界面显示的波形超出正常的范围的波形时，系统界面会自动报警，系统报警提醒现场工作人员及时排除故障，由此保证工业生产设备的正常运行。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，其特征在于：包括声发射传感器、STM32微控制器、无线通信模块和PC机；

所述的声发射传感器采集高压隔膜泵的声发射信号，将采集到的信号通过滤波放大处理后传送给STM32微控制器，STM32微控制器将提取后的数据通过无线通信模块传至PC机上。

2.根据权利要求1所述的矿浆管道高压隔膜泵健康状态预估系统，其特征在于：所述高压隔膜泵的轴向、径向以及垂直方向分别安装声发射传感器，采用三路采集通道并行采集数据。

3.一种采用权利要求1所述的预估系统对高压隔膜泵健康状态进行预估的方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

步骤S1、采集高压隔膜泵全周期寿命数据，并对原始数据进行特征参数提取，得到初始数据样本；

步骤S2、利用模糊C-均值方法对初始数据样本进行聚类建模，得到正常状态的模糊聚类中心；

步骤S3、将现场实时采集的数据进行特征参数提取；

步骤S4、将提取到的特征参数通过步骤S2中得到的聚类模型，计算相对于正常状态模糊聚类中心的隶属度；

步骤S5、根据隶属度值来判断高压隔膜泵产生属于是否发生故障，实现对矿浆管道高压隔膜泵的健康状态进行预估：

若发现隶属度发生变化时，选取对应时刻的实时数据进行LMD分析，当显示的波形超出正常的范围的波形时，表示发生故障；否则，表示未发生故障；

若发现隶属度不发生变化时，表示未发生故障。