CN108691785A - 一种水泵在线检测系统 - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
本发明提供一种水泵在线检测系统，包括由采用分布式结构的上位机层和现地工作层组成，所述上位机层包括状态数据服务器、WEB服务器和电脑工作站，所述现地工作层包括布置在每个水泵设备旁的独立的数据采集站，所述状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，本发明系统软件可同台比较相同类型水泵的振动、压力、压力脉动的状态监测量，为横向比较不同设备的运行状态提供依据，并提供预警、报警和保护功能，预警报警系统可为单参量的报警区间设置和多通道复合条件上下限设一级报警、二级报警和停机严重报警，输出报警和跳闸继电器信号逻辑组态可灵活设置。
Description
技术领域
本发明涉及水泵在线检测设备领域，具体为一种水泵在线检测系统。
背景技术
水泵作为一种输水工具，大量运用于城市供水、化工、电力、冶金、水利和环保等各个领域，为国民经济的发展发挥着重要的作用。然而水泵又是耗能大户，如果系统设计不合理、水泵选型不当或水泵的运行效率不高，都将直接造成能源的浪费。因此，在线检测水泵性能，了解水泵的实际运行工况，为在线服役水泵性能的改造提高可靠的数据，从而提高水泵的运行效率，达到节能的目的是非常有必要的。目前的水泵运行工况偏离设计值，水泵长期在大流量下运行不仅振动、噪声增加，而且水泵的叶轮也非常容易遭到汽蚀破坏，再加上水中砂砾的共同作用，极大的缩短了水泵的使用寿命。但是，现行的水泵运行系统中，都只能检测水泵实际运行工况的单点数据，条件好的，也只能检测流量、压力和功率，并不清楚水泵实际运行工况点处在整个性能曲线的位置。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水泵在线检测系统，解决了上述提到的现有技术中，现行的水泵运行系统中，都只能检测水泵实际运行工况的单点数据，条件好的，也只能检测流量、压力和功率，并不清楚水泵实际运行工况点处在整个性能曲线的位置的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水泵在线检测系统，包括由采用分布式结构的上位机层和现地工作层组成，所述上位机层包括状态数据服务器、WEB服务器和电脑工作站，所述现地工作层包括布置在每个水泵设备旁的独立的数据采集站；
所述数据采集站包括传感器组件、通讯接口以及与传感器组件相配套的附件，并统一集成在标准的机柜中，所述数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，所述数据采集站通过网络交换机分别与所述状态数据服务器和所述WEB服务器通信；
所述状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析；
所述WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员；
所述电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
优选的，所述传感器组件包括振动传感器、压力传感器、振动压电加速度传感器以及压差传感器。
优选的，所述数据采集站采集的数据通过以太网的形式传至所述上位机层中的状态数据服务器以及WEB服务器上，供进一步的状态监测分析。
优选的，所述状态数据服务器还具有与中控计算机监控系统进行通讯的软件及硬件接口，实现与计算机监控系统和其他系统的数据交换。
优选的，所述机柜防护等级IP56，柜体采用不锈钢304焊接，柜门采用双门结构，柜体为壁挂式结构，柜底开孔出线，配防水密封接头。
优选的，所述工控电脑系统通过以太网与现地的所述数据采集站和所述状态数据服务器进行数据交换。
优选的，所述状态数据服务器采用DELL R630机架式服务器，内置2个10/100/1000Mbps RJ45以太网接口、1路RS232串口、4个USB口。
优选的，所述数据采集站运行TN8000数据采集系统，可实时同步采集水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数及相关工况参数数据，以结构示意图、棒图、表格、实时趋势等形式实时显示所监测的相关参数，并通过三网（移动、电信、联通）以及以太网、wifi接口，将数据传至状态所述WEB服务器实现远程的监测分析和诊断。
优选的，所述TN8000数据采集系统可提供波形、频谱图、瀑布图等分析工具，深入分析振动、压力脉动及噪音信号特征，自动提取峰峰值、有效值及频谱分布等特征数据，判断可能引发异常振动、压力脉动的原因，预测监测设备的安全状态。
优选的，使用时，通过数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析，WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员，电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
（三）有益效果
本发明提供了一种水泵在线检测系统，具备以下有益效果：
1、本发明系统软件可同台比较相同类型水泵的振动、压力、压力脉动的状态监测量，设备和监测参数均可选择，为横向比较不同设备的运行状态提供依据，并提供预警、报警和保护功能，预警报警系统可为单参量的报警区间设置和多通道复合条件上下限设一级报警、二级报警和停机严重报警，输出报警和跳闸继电器信号逻辑组态可灵活设置。
2、本系统长期自动积累的不同工况下数据和系统试验数据，通过系统提供的各种分析工具，可以动态评估水泵的动、稳态性能，通过系统提供的性能曲线自动生成工具，用户不需复杂的操作即可获得水泵各种动稳态性能的特性曲线。
3、本发明提供强大和完备的数据库管理功能,可存储所有参数的原始数据、特征数据及样本数据，数据库采用了高效的数据压缩技术，可以长期存储水泵稳态、过渡过程数据及高密度录波数据，提供黑匣子记录功能，可记录水泵出现异常信息前后的完整数据，确保水泵发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。
4、本发明提供专用的数据库备份功能，可对整个数据库或用户所检索到的数据进行备份，并提供备份数据回放功能，提供了完备的数据检索功能对上述数据库进行检索，对于历史数据库，用户可通过输入检索工况选择所需分析的数据，对于事件数据或试验数据，用户可通过事件清单列表或试验列表来选择对应的数据，由于实时数据库具有快速大容量数据读取功能，因此通过检索用户可迅速得到满足条件的数据。
5、本发明配套提供一套实用的自动状态分析报告生成软件，可以自动生成各种状态分析报告，便于用户方便地了解和掌握水泵的运行状态，充分利用本系统实现水泵的状态检修和优化运行，系统统自动状态分析报告生成软件结合了系统的相关自动诊断技术和相关分析工具，可自动根据设定的状态报告分析模板选取相关的数据，自动进行相应的计算并提取相应的特征数据，根据特征数据提出相应的处理意见，相关结果以现场人员易于理解和接受的文字、表格、曲线和图形方式嵌套在定制的状态报告分析模板中，形成自动状态分析报告。
6、本发明通过WEB服务器负责发布水泵状态监测系统的各种数据及分析诊断结果，现地水泵数据可通过广域网将数据传输至WEB服务器，WEB服务器再通过广域以太网将数据进行发布，实现远程诊断，该服务器可作为数据查询、实时监控的备用平台，任何电脑不需要安装任何程序，只要输入网址，及相关密码后，便可对本系统数据进行远程访问、修改，高级管理员可对每个水泵运行状态的预警、危险值进行设置，本系统支持短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员。
附图说明
图1为本发明系统原理框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本发明实施例提供一种水泵在线检测系统，包括由采用分布式结构的上位机层和现地工作层组成，所述上位机层包括状态数据服务器、WEB服务器和电脑工作站，所述现地工作层包括布置在每个水泵设备旁的独立的数据采集站；
所述数据采集站包括传感器组件、通讯接口以及与传感器组件相配套的附件，并统一集成在标准的机柜中，所述数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，所述数据采集站通过网络交换机分别与所述状态数据服务器和所述WEB服务器通信；
所述状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析；
所述WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员；
所述电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
其中，所述传感器组件包括振动传感器、压力传感器、振动压电加速度传感器以及压差传感器，所述数据采集站采集的数据通过以太网的形式传至所述上位机层中的状态数据服务器以及WEB服务器上，供进一步的状态监测分析，所述状态数据服务器还具有与中控计算机监控系统进行通讯的软件及硬件接口，实现与计算机监控系统和其他系统的数据交换，所述机柜防护等级IP56，柜体采用不锈钢304焊接，柜门采用双门结构，柜体为壁挂式结构，柜底开孔出线，配防水密封接头，所述工控电脑系统通过以太网与现地的所述数据采集站和所述状态数据服务器进行数据交换，所述状态数据服务器采用DELL R630机架式服务器，内置2个10/100/1000Mbps RJ45以太网接口、1路RS232串口、4个USB口，所述数据采集站运行TN8000数据采集系统，可实时同步采集水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数及相关工况参数数据，以结构示意图、棒图、表格、实时趋势等形式实时显示所监测的相关参数，并通过三网（移动、电信、联通）以及以太网、wifi接口，将数据传至状态所述WEB服务器实现远程的监测分析和诊断，所述TN8000数据采集系统可提供波形、频谱图、瀑布图等分析工具，深入分析振动、压力脉动及噪音信号特征，自动提取峰峰值、有效值及频谱分布等特征数据，判断可能引发异常振动、压力脉动的原因，预测监测设备的安全状态。
综上所述，通过数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析，WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员，电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
其次，本发明系统软件可同台比较相同类型水泵的振动、压力、压力脉动的状态监测量，设备和监测参数均可选择，为横向比较不同设备的运行状态提供依据，并提供预警、报警和保护功能，预警报警系统可为单参量的报警区间设置和多通道复合条件上下限设一级报警、二级报警和停机严重报警，输出报警和跳闸继电器信号逻辑组态可灵活设置。
并且，本系统长期自动积累的不同工况下数据和系统试验数据，通过系统提供的各种分析工具，可以动态评估水泵的动、稳态性能，通过系统提供的性能曲线自动生成工具，用户不需复杂的操作即可获得水泵各种动稳态性能的特性曲线。
并且，本发明提供强大和完备的数据库管理功能,可存储所有参数的原始数据、特征数据及样本数据，数据库采用了高效的数据压缩技术，可以长期存储水泵稳态、过渡过程数据及高密度录波数据，提供黑匣子记录功能，可记录水泵出现异常信息前后的完整数据，确保水泵发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。
并且，本发明提供专用的数据库备份功能，可对整个数据库或用户所检索到的数据进行备份，并提供备份数据回放功能，提供了完备的数据检索功能对上述数据库进行检索，对于历史数据库，用户可通过输入检索工况选择所需分析的数据，对于事件数据或试验数据，用户可通过事件清单列表或试验列表来选择对应的数据，由于实时数据库具有快速大容量数据读取功能，因此通过检索用户可迅速得到满足条件的数据。
并且，本发明配套提供一套实用的自动状态分析报告生成软件，可以自动生成各种状态分析报告，便于用户方便地了解和掌握水泵的运行状态，充分利用本系统实现水泵的状态检修和优化运行，系统统自动状态分析报告生成软件结合了系统的相关自动诊断技术和相关分析工具，可自动根据设定的状态报告分析模板选取相关的数据，自动进行相应的计算并提取相应的特征数据，根据特征数据提出相应的处理意见，相关结果以现场人员易于理解和接受的文字、表格、曲线和图形方式嵌套在定制的状态报告分析模板中，形成自动状态分析报告。
并且，本发明通过WEB服务器负责发布水泵状态监测系统的各种数据及分析诊断结果，现地水泵数据可通过广域网将数据传输至WEB服务器，WEB服务器再通过广域以太网将数据进行发布，实现远程诊断，该服务器可作为数据查询、实时监控的备用平台，任何电脑不需要安装任何程序，只要输入网址，及相关密码后，便可对本系统数据进行远程访问、修改，高级管理员可对每个水泵运行状态的预警、危险值进行设置，本系统支持短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种水泵在线检测系统，其特征在于：包括由采用分布式结构的上位机层和现地工作层组成，所述上位机层包括状态数据服务器、WEB服务器和电脑工作站，所述现地工作层包括布置在每个水泵设备旁的独立的数据采集站；
所述数据采集站包括传感器组件、通讯接口以及与传感器组件相配套的附件，并统一集成在标准的机柜中，所述数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，所述数据采集站通过网络交换机分别与所述状态数据服务器和所述WEB服务器通信；
所述状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析；
所述WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员；
所述电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
2.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述传感器组件包括振动传感器、压力传感器、振动压电加速度传感器以及压差传感器。
3.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述数据采集站采集的数据通过以太网的形式传至所述上位机层中的状态数据服务器以及WEB服务器上，供进一步的状态监测分析。
4.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述状态数据服务器还具有与中控计算机监控系统进行通讯的软件及硬件接口，实现与计算机监控系统和其他系统的数据交换。
5.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述机柜防护等级IP56，柜体采用不锈钢304焊接，柜门采用双门结构，柜体为壁挂式结构，柜底开孔出线，配防水密封接头。
6.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述工控电脑系统通过以太网与现地的所述数据采集站和所述状态数据服务器进行数据交换。
7.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述状态数据服务器采用DELL R630机架式服务器，内置2个10/100/1000Mbps RJ45以太网接口、1路RS232串口、4个USB口。
8.根据权利要求1所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述数据采集站运行TN8000数据采集系统，可实时同步采集水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数及相关工况参数数据，以结构示意图、棒图、表格、实时趋势等形式实时显示所监测的相关参数，并通过三网（移动、电信、联通）以及以太网、wifi接口，将数据传至状态所述WEB服务器实现远程的监测分析和诊断。
9.根据权利要求8所述的一种水泵在线检测系统，其特征在于：所述TN8000数据采集系统可提供波形、频谱图、瀑布图等分析工具，深入分析振动、压力脉动及噪音信号特征，自动提取峰峰值、有效值及频谱分布等特征数据，判断可能引发异常振动、压力脉动的原因，预测监测设备的安全状态。
10.根据权利要求1-9所述的一种水泵在线检测系统的使用方法，其特征在于：使用时，通过数据采集站用于对水泵的振动、压力、压力脉动、差压等参数等信号进行数据采集、处理、分析，并以图形、图表、曲线等形式进行显示，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警和报警，状态数据服务器用于存储、分析、管理从各数据采集器和其他监测系统传送过来的机组实时状态数据、历史状态数据及各种特征数据，进行数据分析，WEB服务器负责发布机组状态监测系统的各种数据，可通过广域以太网将数据进行发布，并可以短信、邮件等方式将水泵状态中的报警信息实时通知运行人员，电脑工作站配置一套工控电脑系统，含不小于22寸的大屏幕液晶显示器，所述工控电脑系统布置于工程的中控室内，运行人员及工程管理人员可以通过相应级别的密码对系统进行访问，其中高级别操作员可以对系统的报警值、危险值等指标进行修改。
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