CN108871429A - 一种两相、三相离心机全息监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两相、三相离心机全息监测方法和系统，全息监测方法包括动平衡监测方法、转鼓轴承温升监测方法、转鼓转速监测方法、重相排渣冲击监测方法、轻相浊度监测方法和压力监测方法；全息监测系统包括远程信息交互平台、互联网、基站、现场信息综合处理终端和现场传感器网。本发明可以对两相、三相离心机进行全面的在线监控检测，保证离心机安全健康运行，大大减轻设备维护成本，有效避免事故的发生。

Description

一种两相、三相离心机全息监测方法及系统

技术领域

本发明属于离心机监测领域，具体涉及一种两相、三相离心机监测方法及系统。

背景技术

离心机是利用高速旋转产生离心力，将多种互不相容且密度不同的物料实现分离。传统的离心机生产销售模式中只是单纯的实现检测，并没有真正做到监测，传统检测数据单一，不能有效的判断设备运行的可靠性，不能实现离心机在现场工作过程中的实际状态的监测，达不到维护设备健康运行的目的。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种对离心机进行全面的在线监控检测，大大地减轻检测人员劳动强度、节约人力、提高工作效率的两相、三相离心机全息监测方法及系统。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种两相、三相离心机全息监测方法，它包括以下步骤，

(1)转鼓动平衡监测：在转鼓上的每个碟片层分别安装导程为碟片距离l的移动机构，在移动机构上安装非接触式位移振动传感器，同时配合转速信号，在同周期的每个导程距离l处，分别测得周期信号为T的位移振动信号f(t)，将各个导程l处f(t)进行变换得到关于l的基频幅值特征和基频相位特征F(l)，保证动不平衡参数小于需用的动平衡范围me²；(2)转鼓温升监测：转鼓温升监测分为内鼓温升监测和外鼓温升监测；外鼓温升监测时，将转鼓外侧分为多个温度监测区域，同时在各个区域之中分布多个温度传感器，在已知转鼓三维模型D_外(x,y,z)的前提下利用能量守恒方程和热传递方程得到转鼓外部温度场分布T_外(x,y,z)；在鼓内温度监测时，首先将薄片式的热敏电阻固定在棒状待测区域点之上，由转鼓顶端伸入，转鼓底端伸出，同时严格控制棒状待测区域点与转鼓内壁的非接触距离，保证同心度和相对旋转运动，在外部配备距离补偿电桥，通过补偿阻值R，温度的灵敏度系数μ，桥压V₀和输出压V₁的得出各个测量点的温度T，再根据测量点的详细三维模型D_内(x,y,z)，根据热力学方程和能量守恒得出内部温度场分布T_内(x,y,z)；

(3)离心机转速监测：它包括磁电式传感器、信号处理电路、处理器，由电磁感应从而引起压差变化，经过信号放大电路的处理，处理器采用周期型转速监测，在捕捉到第一个压差点时，开始及时直到捕捉到下个点，从而得出转鼓转速；

(4)固相排渣冲击监测：在离心机固相排渣口的耐磨衬套处分别依次安装力冲击传感器，传感器监测排渣冲击耐磨衬套的冲击力，并有A/D转化电路将冲击力模拟信号转变为数字信号；

(5)轻相浊度监测：将两个红外光线发射管分别安装于轻相排液口的上端和底端，上红外发射管发射光强为A₁的红外光线，光线经过轻液后，光强减弱为A₂，减弱后的光照强度有监测电路监测之后，引入外部环境因素ε，最后得出浊度系数μ，将浊度系数转化为模拟电流量，通过精准采样电阻采样，最终传输至系统；

(6)压力监测：在所有的液体通道，包含混合液进入通道、轻相液通道和重相液通道均安装压力传感器，通过传感器监测管道内液体的压力，数字信号处理模块处理压力信号，分析压力过高或过低的原因，再将分析后的信号传递给转速控制装置和压力保护装置。在步骤(1)中，所监测的动平衡信号产生过大时，处理终端将直接发出警报并降低两相三相离心机的转速，直至停机。

在步骤(2)中，转鼓内温度分布过高或者过低，处理终端将直接开启冷却设备或加热设备，并发出警示，直到温度回复正常后关闭设备，警示解除。

在步骤(5)中，轻相浊度过高，将由处理终端逐步加快两相三相离心机的旋转速度，直到轻相液浊度降低至许用值后，保持离心转速。

一种两相、三相离心机全息监测系统，它包括远程终端、基站、处理终端、传感器组、离心机本体、动力设备控制器和辅助设备控制器；所述传感器组包括振动传感器、转速传感器、压力传感器；所述处理终端设置若干个，并且不间断的采集实时数据，处理后经基站通过互联网传输至远程终端。

若干个处理终端同时传输数据时采用由内容和时间所形成的序列号竞争传输，不存在传输顺序。

处理终端与其距离较近的一个或几个相同设备形成传输链网，保证设备在复杂工况环境下顺利传输数据。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明可以对离心机进行全面的在线监控检测，大大地减轻检测人员的劳动强度、节约人力、提高工作效率，对于设备使用和管理人员，能够实时了解机械设备当前的运行状况，同时也可以进行远程的实时监控，方便了及时发现问题并采取相应的措施，避免事故的发生，设备的生产厂家也可以及时了解到设备运行中出现的问题，为设备的改进提供理论依据。

附图说明

图1是本发明中离心机转鼓动平衡监测示意图；

图2是本发明中离心机转鼓温度监测示意图；

图3是本发明中离心机转速监测主视图；

图4是本发明中离心机转速监测俯视图；

图5是本发明中在两相、三相离心机的固相排渣口的耐磨衬与座臂之间安装环形冲击力传感器的示意图；

图6是本发明中两个红外光线发射管分别安装于轻相排液口的上端和底端的示意图；

图7是本发明中处理终端、动力设备控制器和辅助设备控制器之间的示意图；

图8是本发明中远程终端、基站、处理终端、传感器组之间的示意图；

图9是本发明中基站、处理终端、传感器组之间的示意图；

图10是本发明中远程终端、基站的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，转鼓动平衡监测方法，在测量时，以转速传感器为基点，转速传感器终端与动平衡传感器终端互相通讯，拟定在t₁时刻为一次监测起点，t₂时刻为一次监测终点，在转鼓上纵向等距离处分别安装导程为距离l的移动机构，在移动机构上安装非接触式位移振动传感器，同时配合转速信号，在同周期的每个导程距离l处，分别测得周期信号为T的位移振动信号f(t)，f(t)经过传感器终端的硬件滤波去噪和软件滤波去噪之后，进行变换寻找基频特征和相位特征：

根据结果可以得出此次基频A和相位角θ。

一次测量结束以后，移动机构移动L的距离，继续测量，从而获得基频和相位角关于导程的函数：

A＝f_a(l)

θ＝f_θ(l)

保证动不平衡参数小于需用的动平衡范围me²。

如图2所示，离心机转鼓温度监测分为内外两个监测点，由于离心机构的结构限制，测量转鼓内壁的温升时，将薄片式热敏电阻固定在其内测，沿壁面一直传输至外出端口，考虑到转鼓的旋转，传输机制采用无线传输；分配通道温升监测时，将热敏电阻按严格的尺寸要求固定在棒状待测区之上，同时将棒状待测区伸入分配器之中，保证棒状待测区的外壁与分配器内壁间隙不超过2mm，处理终端通过补偿电桥和补偿电阻分别测出各个测量点的温度值。其次根据转鼓的实际尺寸，建立转鼓三维模型，建立测量点与三维坐标之间的关系T_外(x,y,z)和T_内(x,y,z)，通过微元法和导热方程，得出转鼓温度场分布。

如图3、图4所示，转速测量采用M法测量，在两相三相离心机主轴末端装有磁电是传感器，转速测量终端采用高频计数器技术，在规定的时间T_c内对每转P个经信号方法的脉冲计数值m₁，由于离心机属于高速转动设备，因此采用此方法，最终用以下公式求得转速和误差。

转速为：

相对误差为：

如图5所示，在两相三相离心机的固相排渣口的耐磨衬与座臂之间安装环形冲击力传感器，当耐磨衬受到排渣冲击时，传感器内的弹性原件将受力变形，冲击力终端将采集压力信号，经过硬件带通滤波之后，将模拟量通过A/D转换成数字量，由基站开始传输。

如图6所示，将两个红外光线发射管分别安装于轻相排液口的上端和底端，上红外发射管发射光强为A₁的红外光线，光线经过轻液后，光强减弱为A₂，减弱后的光照强度有监测电路监测之后，引入外部环境因素ε，最后得出浊度系数μ，将浊度系数转化为模拟电流量，通过精准采样电阻采样，最终传输至系统。

浊度:

如图7所示，所有的监控终端，包括不平衡监控终端、温度监控终端、转速监控终端、冲击力监控终端等均能够对动力控制设备直接控制，对报警设备直接控制，包含报警和解除报警。其中，温度报警终端还能够对辅助冷却装置加以控制。

如图8-10所示，一种两相、三相离心机全息监测系统，包括远程终端、互联网、基站、处理终端、传感器组、离心机本体动力设备控制器和辅助设备控制器；所述传感器组包含振动传感器、转速传感器、压力传感器等在内的多个多类型传感器；所述终端处理端分为多个，并且不间断的采集实时数据、处理后经过基站传输至互联网，再有互联网传输至远程终端服务器。

所述多个处理终端同时传输数据时采用由内容和时间所形成的序列号竞争传输，不存在传输顺序。

处理终端能够与其距离较近的一个或几个相同设备形成传输链网，保证设备在复杂工况环境下顺利传输数据。

本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种两相、三相离心机全息监测方法，其特征在于：它包括以下步骤，

(1)转鼓动平衡监测：在转鼓上的每个碟片层分别安装导程为碟片距离l的移动机构，在移动机构上安装非接触式位移振动传感器，同时配合转速信号，在同周期的每个导程距离l处，分别测得周期信号为T的位移振动信号f(t)，将各个导程l处f(t)进行变换得到关于l的基频幅值特征和基频相位特征F(l)，保证动不平衡参数小于需用的动平衡范围me²；

(2)转鼓温升监测：转鼓温升监测分为内鼓温升监测和外鼓温升监测；外鼓温升监测时，将转鼓外侧分为多个温度监测区域，同时在各个区域之中分布多个温度传感器，在已知转鼓三维模型D_外(x,y,z)的前提下利用能量守恒方程和热传递方程得到转鼓外部温度场分布T_外(x,y,z)；在鼓内温度监测时，首先将薄片式的热敏电阻固定在棒状待测区域点之上，由转鼓顶端伸入，转鼓底端伸出，同时严格控制棒状待测区域点与转鼓内壁的非接触距离，保证同心度和相对旋转运动，在外部配备距离补偿电桥，通过补偿阻值R，温度的灵敏度系数μ，桥压V₀和输出压V₁的得出各个测量点的温度T，再根据测量点的详细三维模型D_内(x,y,z)，根据热力学方程和能量守恒得出内部温度场分布T_内(x,y,z)；

(3)离心机转速监测：它包括磁电式传感器、信号处理电路、处理器，由电磁感应从而引起压差变化，经过信号放大电路的处理，处理器采用周期型转速监测，在捕捉到第一个压差点时，开始及时直到捕捉到下个点，从而得出转鼓转速；

(4)固相排渣冲击监测：在离心机固相排渣口的耐磨衬套处分别依次安装力冲击传感器，传感器监测排渣冲击耐磨衬套的冲击力，并有A/D转化电路将冲击力模拟信号转变为数字信号；

(5)轻相浊度监测：将两个红外光线发射管分别安装于轻相排液口的上端和底端，上红外发射管发射光强为A₁的红外光线，光线经过轻液后，光强减弱为A₂，减弱后的光照强度有监测电路监测之后，引入外部环境因素ε，最后得出浊度系数μ，将浊度系数转化为模拟电流量，通过精准采样电阻采样，最终传输至系统；

(6)压力监测：在所有的液体通道，包含混合液进入通道、轻相液通道和重相液通道均安装压力传感器，通过传感器监测管道内液体的压力，数字信号处理模块处理压力信号，分析压力过高或过低的原因，再将分析后的信号传递给转速控制装置和压力保护装置。

2.根据权利要求1所述的两相、三相离心机全息监测方法，其特征在于：在步骤(1)中，所监测的动平衡信号产生过大时，处理终端将直接发出警报并降低两相三相离心机的转速，直至停机。

3.根据权利要求1所述的两相、三相离心机全息监测方法，其特征在于：在步骤(2)中，转鼓内温度分布过高或者过低，处理终端将直接开启冷却设备或加热设备，并发出警示，直到温度回复正常后关闭设备，警示解除。

4.根据权利要求1所述的两相、三相离心机全息监测方法，其特征在于：在步骤(5)中，轻相浊度过高，将由处理终端逐步加快两相三相离心机的旋转速度，直到轻相液浊度降低至许用值后，保持离心转速。

5.一种根据权利要求1所述的两相、三相离心机全息监测系统，其特征在于：它包括远程终端、基站、处理终端、传感器组、离心机本体、动力设备控制器和辅助设备控制器；所述传感器组包括振动传感器、转速传感器、压力传感器；所述处理终端设置若干个，并且不间断的采集实时数据，处理后经基站通过互联网传输至远程终端。

6.根据权利要求5 所述的两相、三相离心机全息监测系统，其特征在于：若干个处理终端同时传输数据时采用由内容和时间所形成的序列号竞争传输，不存在传输顺序。

7.根据权利要求5 所述的两相、三相离心机全息监测系统，其特征在于：处理终端与其距离较近的一个或几个相同设备形成传输链网。