CN113738613A - 一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统，所述的诊断方法包括如下步骤：采集数据：采集设备实际工作时的监控信号参数；故障诊断分析：将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。本发明通过在加氢站用动设备布置数据采集传感器，采集动设备实际工作时的监控信号参数并传输数据给故障分析模块，进行故障分析处理，最终来实现设备故障预警及输出故障解决方案。

Description

一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统
技术领域
本发明涉及故障诊断领域，具体涉及一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统。
背景技术
氢能源及燃料电池技术作为促进经济社会低碳环保发展的重要创新技术，已经在全球范围内达成共识。随着国内燃料电池汽车市场的增长以及国家持续推出产业扶持政策，加氢站作为氢能供应链的终端环节，加氢站建成对氢燃料电池汽车和氢能发展至关重要。
但是，目前已建成的加氢站设备运行存在故障率高以及可靠性差的问题，已经影响加氢站运行的安全性和可靠性，进而严重制约氢能全产业链的快速稳定发展。
现有专利技术主要集中在压缩机、泵以及风机类设备方面，仅跟加氢站用动设备故障诊断相关且诊断技术有待完善。目前国内加氢站还未融合传统工业转动设备的频谱分析诊断技术，仅通过运行数据的采集用简单的阈值实现报警策略，及时通知相关操作和管理人员，无法对设备的故障做出精准的判断。
因此，提供一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统，对设备的故障做出精准的判断，来提高加氢站用动设备的安全性和可靠性，是十分有必要的。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种加氢站用动设备在线故障诊断方法及诊断系统，对设备的故障做出精准的判断，来提高加氢站用动设备的安全性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种加氢站用动设备在线故障诊断方法，包括如下步骤：
采集数据：采集设备实际工作时的监控信号参数；
故障诊断分析：将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
优选地，所述的加氢站用动设备包括压缩机类设备、泵类设备以及风机类设备；
所述的压缩机类设备包括：第一电机、第一底座、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴箱、液压缸以及溢流阀、吸气阀和排气阀；其中，第一电机安装在第一底座上，第一电机的输出轴固定在第一皮带轮上，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，所述的曲轴箱内的曲轴伸出箱外固定在第二皮带轮上，曲轴箱上方设置液压缸，液压缸的缸头设置溢流阀、吸气阀和排气阀；
所述泵类设备包括第二电机和泵体；
所述的风机类设备包括第三电机和风机本体。
优选地，当加氢站用动设备为压缩机类设备时，通过在压缩机类设备上布置数字传感器来采集设备实际工作时的监控信号参数，具体包括：采集设备实际工作时的止点信号参数、声发射信号参数、排油压力信号参数、振动信号参数和杆载信号参数；
其中，所述的止点信号参数用于判断第一、二皮带轮是否出现故障；
所述的声发射信号参数用于判断吸气阀、排气阀以及溢油阀是否出现故障；
所述的排油压力信号参数用于判断油压是否出现故障；
所述的振动信号参数用于判断第一电机上的轴承以及第一底座是否出现故障；
所述的杆载信号参数用于判断液压缸的活塞杆是否出现故障。
优选地，当加氢站用动设备为泵类设备时，通过在泵类设备上布置数字传感器来采集泵类设备实际工作时的监控信号参数，具体采集设备实际工作时的振动信号参数；
其中，所述的振动信号参数用于判断第二电机上的轴承、泵体上的轴承以及第二电机的安装底座是否出现故障。
优选地，当加氢站用动设备为风机类设备时，通过在风机类设备上布置数字传感器来采集风机类设备实际工作时的监控信号参数，具体采集设备实际工作时的振动信号参数；
其中，所述的振动信号参数用于判断第三电机上的轴承以及第三电机的安装底座是否出现故障。
一种加氢站用动设备在线故障诊断系统，具体包括如下模块：
采集模块：用于采集设备实际工作时的监控信号参数；
故障分析模块:用于将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
优选地，所述的采集模块包括电性连接的数字传感器和信号采集卡，所述的数字传感器布置在加氢站用动设备上。
优选地，所述的加氢站用动设备包括压缩机类设备、泵类设备以及风机类设备；
所述的压缩机类设备包括：第一电机、第一底座、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴箱、液压缸以及溢流阀、吸气阀和排气阀；其中，第一电机安装在第一底座上，第一电机的输出轴固定在第一皮带轮上，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，所述的曲轴箱内的曲轴伸出箱外固定在第二皮带轮上，曲轴箱上方设置液压缸，液压缸的缸头设置溢流阀、吸气阀和排气阀；
所述泵类设备包括第二电机和泵体；
所述的风机类设备包括第三电机和风机本体。
优选地，当加氢站用动设备为压缩机类设备时，布置在压缩机类设备上的数字传感器具体包括：电涡流传感器、声发射传感器、压力传感器、振动传感器和应变片式传感器；具体布置位置如下：
所述的振动传感器设置四个，包括第一振动传感器、第二振动传感器、第三振动传感器和四振动传感器，所述的第一振动传感器和第二振动传感器设置在第一底座的上表面且对称设置，所述的第三、四振动传感器分别设置在曲轴箱的两侧壁上；所述的电涡流传感器设置在曲轴箱的侧壁上且正对着第二皮带轮；所述的应变片式传感器设置在液压缸的活塞杆上；所述的压力传感器设置在缸头处；所述的声发射传感器设置两个，包括第一声发射传感器和第二声发射传感器；所述的第一声发射传感器设置在溢流阀上，第二声发射传感器设置在缸头上；
当加氢站用动设备为泵类设备时，布置在泵类设备上的数字传感器具体包括第五振动传感器、第六振动传感器和第七振动传感器；所述的第五振动传感器设置在第二电机的前端，所述的第六振动传感器设置在第二电机的后端，所述的第七振动传感器设置在泵体上。
当加氢站用动设备为风机类设备时，布置在风机类设备上的数字传感器具体包括第八振动传感器和第九振动传感器；所述的第八振动传感器设置在第三电机的前端，所述的第九振动传感器设置在第三电机的后端。
优选地，所述的采集模块采集到的监控信号参数以有线或者无线的方式传输到故障分析模块。
本发明的有益效果在于：本发明的加氢站用加氢压缩机、泵以及风机的故障诊断技术，通过布置数据采集传感器，采集动设备实际工作时的止点信号参数、声发射信号参数、排油压力信号参数、振动信号参数和杆载信号参数，并传输数据给故障分析模块，进行故障分析处理，最终来实现设备故障预警及输出故障解决方案。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明诊断系统的结构示意图；
图2为本发明诊断方法的流程图；
图3为泵类设备上数字传感器的布置图；
图4为风机类设备上数字传感器的布置图；
图5为采集模块的示意图；
附图标记中：
1-第一电机、2-第一底座、3-第一皮带轮、4-第二皮带轮、5-曲轴箱、6-缸头、7-活塞杆、8-溢流阀、9-吸气阀、10-排气阀；
11-第一振动传感器、12-第二振动传感器、13-第三振动传感器、14-第四振动传感器、15-涡流传感器、16-应变片式传感器、17-压力传感器、18-第一声发射传感器、19-第二声发射传感器；
20-防爆隔离箱、21-故障分析模块；
22-第二电机、23-泵体、24-第三电机、25-风机本体、26-第五振动传感器、27-第六振动传感器、28-第七振动传感器、29-第八振动传感器、30-第九振动传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种加氢站用动设备在线故障诊断系统，具体包括如下模块：
采集模块：用于采集设备实际工作时的监控信号参数；
故障分析模块:用于将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
本发明通过采集设备实际工作时的监控信号参数，并传输数据给故障分析模块21，进行故障分析处理，最终来实现加氢站用动设备的故障预警及输出故障解决方案。
具体地，所述的采集模块包括电性连接的数字传感器和信号采集卡，所述的数字传感器布置在加氢站用动设备上。
通过在加氢站用动设备上布置数据采集传感器，然后采用信号采集卡采集设备实际工作时的监控信号参数，从而实现实时、快速采集监控信号参数的目的。
作为优选的方案，如图5所示：所述的采集模块具体包括数字传感器、信号采集卡、信号放大器和电源模块，其中，数字传感器布置在加氢站用动设备上，数字传感器依次电性连接信号放大器和信号采集卡，所述的电源模块用于信号放大器和信号采集卡供电。具体设置时，信号采集卡、电源模块和放大器设置在防爆隔离箱20内，防爆隔离箱20可以固定在加氢站处的墙壁上。
作为优选的方案，故障分析模块21为计算机，计算机内配置有障分析软件，进行故障诊断分析。
具体地，本发明中的加氢站所述的动设备包括压缩机类设备、泵类设备以及风机类设备。
如图1所示，当加氢站用动设备为压缩机类设备时，所述的数字传感器具体包括：电涡流传感器15、声发射传感器、压力传感器17、振动传感器、应变片式传感器16，具体如图1所示：
为了详细描叙数字传感器的具体布置位置，现对压缩机的结构以及数字传感器的具体布置位置做如下说明：
所述的压缩机包括：第一电机1、第一底座2、第一皮带轮3、第二皮带轮4、曲轴箱5、液压缸以及溢流阀8、吸气阀9和排气阀10；
其中，第一电机1安装在第一底座2上，第一电机1的输出轴固定在第一皮带轮3上，第一皮带轮3和第二皮带轮4通过皮带连接，所述的曲轴箱5内的曲轴伸出箱外固定在第二皮带轮4上，曲轴箱5上方设置液压缸，液压缸的缸头6设置溢流阀8、吸气阀9和排气阀10。
所述的数字传感器具体布置位置如下：
所述的振动传感器设置四个，包括第一振动传感器11、第二振动传感器12、第三振动传感器13和第四振动传感器14、所述的第一振动传感器11和第二振动传感器12设置在第一底座2的上表面且对称设置，所述的第三振动传感器13和第四振动传感器14分别设置在曲轴箱5的两侧壁上；
所述的电涡流传感器15设置在曲轴箱5的侧壁上且正对着第二皮带轮4；
所述的应变片式传感器16设置在液压缸的活塞杆7上；
所述的压力传感器17设置在缸头6处；
所述的声发射传感器设置两个，包括第一声发射传感器18和第二声发射传感器19；所述的第一声发射传感器18设置在溢流阀8上，第二声发射传感器19设置在缸头6上。
本发明通过设置电涡流传感器15，能够得到止点信号参数，用于判断第一、二皮带轮是否出现故障；通过设置声发射传感器，能够得到声发射信号参数，用于判断吸气阀9、排气阀10以及溢油阀是否出现故障；通过设置压力传感器17，能够得到排油压力信号参数，用于判断油压是否出现故障；通过设置振动传感器，能够得到振动信号参数，用于判断第一电机1上的轴承以及第一底座2是否出现故障；通过设置应变片式传感器16，能够得到杆载信号参数，用于判断液压缸的活塞杆7是否出现故障。
如图3所示：当加氢站用动设备为泵类设备时，对泵类设备的结构以及数字传感器的布置具体说明如下：
所述泵类设备包括第二电机22和泵体23；
布置在泵类设备上的数字传感器具体包括第五振动传感器26、第六振动传感器27和第七振动传感器28；所述的第五振动传感器26设置在第二电机22的前端，所述的第六振动传感器27设置在第二电机22的后端，所述的第七振动传感器28设置在泵体23上。
通过第五振动传感器26、第六振动传感器27和第七振动传感器28得到的振动信号参数用于判断第二电机22上的轴承、泵体23上的轴承以及第二电机22的安装底座是否出现故障。
如图4所示：当加氢站用动设备为风机类设备时，对风机类设备的结构以及数字传感器的布置具体说明如下：
所述的风机类设备包括第三电机24和风机本体25。
布置在风机类设备上的数字传感器具体包括第八振动传感器29和第九振动传感器30；所述的第八振动传感器29设置在第三电机24的前端，所述的第九振动传感器30设置在第三电机24的后端。
通过第八振动传感器29和第九振动传感器30得到的振动信号参数用于判断第三电机24上的轴承以及第三电机24的安装底座是否出现故障。
具体地，所述的采集模块采集到的监控信号参数以有线或者无线的方式传输到故障分析模块21。
如图2所示：本发明还公开了一种加氢站用动设备在线故障诊断方法，包括如下步骤：
采集数据：采集设备实际工作时的监控信号参数；
(具体地，当加氢站用动设备为压缩机时，通过在压缩机上布置数字传感器，来监控压缩机实际工作时的止点信号参数、声发射信号参数、排油压力信号参数、振动信号参数和杆载信号参数，再通过信号采集卡来采集这些参数；
当加氢站用动设备为泵类设备时，在泵类设备上布置数字传感器，来监控振动信号参数，再通过信号采集卡来采集这些参数；
当加氢站用动设备为风机类设备时，在风机类设备上布置数字传感器，来监控振动信号参数，再通过信号采集卡来采集这些参数；)
故障诊断分析：将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种加氢站用动设备在线故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
采集数据：采集设备实际工作时的监控信号参数；
故障诊断分析：将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
2.根据权利要求1所述的加氢站用动设备在线故障诊断方法，其特征在于：所述的加氢站用动设备包括压缩机类设备、泵类设备以及风机类设备；
所述的压缩机类设备包括：第一电机、第一底座、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴箱、液压缸以及溢流阀、吸气阀和排气阀；其中，第一电机安装在第一底座上，第一电机的输出轴固定在第一皮带轮上，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，所述的曲轴箱内的曲轴伸出箱外固定在第二皮带轮上，曲轴箱上方设置液压缸，液压缸的缸头设置溢流阀、吸气阀和排气阀；
所述泵类设备包括第二电机和泵体；
所述的风机类设备包括第三电机和风机本体。
3.根据权利要求2所述的加氢站用动设备在线故障诊断方法，其特征在于：当加氢站用动设备为压缩机类设备时，通过在压缩机类设备上布置数字传感器来采集设备实际工作时的监控信号参数，具体包括：采集设备实际工作时的止点信号参数、声发射信号参数、排油压力信号参数、振动信号参数和杆载信号参数；
其中，所述的止点信号参数用于判断第一皮带轮和第二皮带轮是否出现故障；
所述的声发射信号参数用于判断吸气阀、排气阀以及溢油阀是否出现故障；
所述的排油压力信号参数用于判断油压是否出现故障；
所述的振动信号参数用于判断第一电机上的轴承以及第一底座是否出现故障；
所述的杆载信号参数用于判断液压缸的活塞杆是否出现故障。
4.根据权利要求2所述的加氢站用动设备在线故障诊断方法，其特征在于：当加氢站用动设备为泵类设备时，通过在泵类设备上布置数字传感器来采集泵类设备实际工作时的监控信号参数，具体采集设备实际工作时的振动信号参数；
其中，所述的振动信号参数用于判断第二电机上的轴承、泵体上的轴承以及第二电机的安装底座是否出现故障。
5.根据权利要求2所述的加氢站用动设备在线故障诊断方法，其特征在于：当加氢站用动设备为风机类设备时，通过在风机类设备上布置数字传感器来采集风机类设备实际工作时的监控信号参数，具体采集设备实际工作时的振动信号参数；
其中，所述的振动信号参数用于判断第三电机上的轴承以及第三电机的安装底座是否出现故障。
6.一种加氢站用动设备在线故障诊断系统，其特征在于，具体包括如下模块：
采集模块：用于采集设备实际工作时的监控信号参数；
故障分析模块:用于将设备实际工作时的监控信号参数与设备正常运行时的标准信号参数进行比较，若监控信号参数在标准信号参数范围内，则表示设备正常，若不在标准信号参数范围内，则给出故障预警及输出故障解决方案。
7.根据权利要求6所述的加氢站用动设备在线故障诊断系统，其特征在于，所述的采集模块包括电性连接的数字传感器和信号采集卡，所述的数字传感器布置在加氢站用动设备上。
8.根据权利要求7所述的加氢站用动设备在线故障诊断系统，其特征在于，所述的加氢站用动设备包括压缩机类设备、泵类设备以及风机类设备；
所述的压缩机类设备包括：第一电机、第一底座、第一皮带轮、第二皮带轮、曲轴箱、液压缸以及溢流阀、吸气阀和排气阀；其中，第一电机安装在第一底座上，第一电机的输出轴固定在第一皮带轮上，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，所述的曲轴箱内的曲轴伸出箱外固定在第二皮带轮上，曲轴箱上方设置液压缸，液压缸的缸头设置溢流阀、吸气阀和排气阀；
所述泵类设备包括第二电机和泵体；
所述的风机类设备包括第三电机和风机本体。
9.根据权利要求8所述的加氢站用动设备在线故障诊断系统，其特征在于，当加氢站用动设备为压缩机类设备时，布置在压缩机类设备上的数字传感器具体包括：电涡流传感器、声发射传感器、压力传感器、振动传感器和应变片式传感器；具体布置位置如下：
所述的振动传感器设置四个，包括第一振动传感器、第二振动传感器、第三振动传感器和四振动传感器，所述的第一振动传感器和第二振动传感器设置在第一底座的上表面且对称设置，所述的第三振动传感器和第四振动传感器分别设置在曲轴箱的两侧壁上；所述的电涡流传感器设置在曲轴箱的侧壁上且正对着第二皮带轮；所述的应变片式传感器设置在液压缸的活塞杆上；所述的压力传感器设置在缸头处；所述的声发射传感器设置两个，包括第一声发射传感器和第二声发射传感器；所述的第一声发射传感器设置在溢流阀上，第二声发射传感器设置在缸头上；
当加氢站用动设备为泵类设备时，布置在泵类设备上的数字传感器具体包括第五振动传感器、第六振动传感器和第七振动传感器；所述的第五振动传感器设置在第二电机的前端，所述的第六振动传感器设置在第二电机的后端，所述的第七振动传感器设置在泵体上；
当加氢站用动设备为风机类设备时，布置在风机类设备上的数字传感器具体包括第八振动传感器和第九振动传感器；所述的第八振动传感器设置在第三电机的前端，所述的第九振动传感器设置在第三电机的后端。
10.根据权利要求6所述的加氢站用动设备在线故障诊断系统，其特征在于，所述的采集模块采集到的监控信号参数以有线或者无线的方式传输到故障分析模块。
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