CN114216065B - 一种液压滑环泄漏状态监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压滑环泄漏状态监测系统及方法，本发明系统，包括检测仪表系统、PLC数据采集处理系统、无线通讯系统和上位监控系统；检测仪表系统包括无线压力传感器和电涡流传感器，无线压力传感器用于测量泄漏介质的压力信号，电涡流传感器用于测量滑环主体的振动信号；PLC数据采集处理系统用于获取检测仪表系统采集的压力信号和振动信号，并对信号进行处理分析；无线通讯系统用于实现检测仪表系统和PLC数据采集处理系统之间的数据传输；上位监控系统用于获取PLC数据采集处理系统的分析结果，并对液压滑环泄漏情况进行预警、报警、实时动态显示。本发明技术方案可以实时准确地发现泄漏，以便及时处理，减少泄漏量，最大限度地减少损失。

Description

一种液压滑环泄漏状态监测系统及方法

技术领域

本发明涉及液压滑环泄漏检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种液压滑环泄漏状态监测系统及方法。

背景技术

液压滑环工作在高压和大流量的工况下，输油过程中，时常会发生原油泄漏的情况。造成泄漏的因素很多，如密封老化、设备制造、安装质量等，在当前条件下，完全不泄漏难以实现。而且由于液压滑环工作区为海上，自然环境恶劣，正常情况下无人管控，泄漏不易被及时发现，这不仅造成了巨大的直接和间接经济损失，还对环境产生了污染。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种液压滑环泄漏状态监测系统及方法。本发明液压滑环泄漏状态监测系统可以实时准确地发现泄漏，以便及时处理，减少泄漏量，最大限度地减少损失。

本发明采用的技术手段如下：

一种液压滑环泄漏状态监测系统，包括：检测仪表系统、PLC数据采集处理系统、无线通讯系统以及上位监控系统；其中：

所述检测仪表系统，包括无线压力传感器和电涡流传感器，无线压力传感器用于测量泄漏介质的压力信号，电涡流传感器用于测量滑环主体的振动信号；

所述PLC数据采集处理系统，用于获取所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号，并对信号进行处理分析；

所述无线通讯系统，用于实现所述检测仪表系统和所述PLC数据采集处理系统之间的数据传输；

所述上位监控系统，用于获取所述PLC数据采集处理系统的分析结果，并对液压滑环泄漏情况进行预警、报警、实时动态显示。

进一步地，所述无线压力传感器设置在通过液压滑环两侧检漏孔的管道上，每套液压滑环每道密封设置两个无线压力传感器；所述电涡流传感器呈90°设置在每套液压滑环主轴承的径向和轴向上。

进一步地，所述PLC数据采集处理系统包括UPS不间断电源、电源模块、CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块；其中：

所述UPS不间断电源，连接电源模块，用于在外部电源故障的情况下为所述PLC数据采集处理系统提供不间断电源，保证所述PLC数据采集处理系统备份及重要数据的传输；

所述电源模块，连接CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块，用于为CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块提供电源；

所述CPU，用于对所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号进行处理分析；

所述以太网通讯模块，连接所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块，用于实现所述PLC数据采集处理系统与所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块之间的数据双向传输；

所述动态监控模块，连接所述电涡流传感器，用于处理、分析和传输振动信号。

进一步地，所述无线通讯系统包括无线变送器和无线网关；其中：

所述无线变送器，集成在所述压力传感器上，用于将采集的压力传感器数据处理变换为数字信号，并通过所述以太网通讯模块传输到无线网关；

所述无线网关，设置在每套滑环的两侧，具有组态和设备管理功能，接收本侧无线变送器发送的数据并传输至所述PLC数据采集处理系统。

进一步地，所述上位监控系统包括交换机、触控屏、工控机以及打印机；其中：

所述交换机，用于完成海洋工程工业环境下，现场数据和工控机以太网数据的实时交互传输；

所述触控屏，用于控制工业设备及人机接口；

所述工控机，用于数据存储、数据监测、数据分析以及数据诊断；

所述打印机，用于打印报表、文件。

本发明还提供了一种基于上述液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，包括如下步骤：

S1、压力传感器直接检测；

S2、电涡流传感器振动识别；

S3、对压力检测和振动识别的结果进行综合分析逻辑判断。

进一步地，所述步骤S1的具体实现过程如下：

S11、输入预置控制参数：输入控制参数泄漏边界条件ΔP、监测时间T、采样时间间隔Δt，所有参数均可以根据实际生产情况在工控机上进行调整；

S12、获取并记录压力传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环上的无线压力传感器进行采集，经集成的无线变送器将检测信号转换成数字信号，分两组发送至无线网关，无线网关接收所有采集到的现场压力信号经以太网通讯模块传输至CPU；

S13、计算泄漏速度：设采集的压力参数为P、预置的监测时间为T，计算得到泄漏速度V＝dP/dt；

S14、延时时间T：在时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录存储压力值P和泄漏速度V；

S15、在CPU中进行逻辑判断：在监测时段T时间内，是否所有记录的压力数据P均大于泄漏边界条件ΔP，如果不满足条件，则系统没有发生泄漏，继续检测，不报警；如果满足条件，则系统发生泄漏；

S16、计算泄漏速度的变化率：基于步骤S13计算的泄漏速度和预置的监测时间T，计算得到泄漏速度变化率a＝dV/dt，根据a值大小，判断泄漏趋势，a值越大，泄漏得越快，计算完成进入步骤S13。

进一步地，所述步骤S2的具体实现过程如下：

S21、输入预置参数：输入监测时间T、采样时间间隔Δt、正常工作基准频谱、不平衡故障频谱、不对中故障频谱，偏心故障频谱，基准和故障频谱参数，基准和故障频谱参数用于在工作过程中与实时频谱进行比对；

S22、获取并记录电涡流传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环径向和轴向上的电涡流传感器进行采集，经传感器集成的前置放大器将信号转换成电信号并滤波后，传输至动态监控模块；

S23、动态监控模块接收现场采集的振动信号，对数据进行A/D转换和FFT变换，将信号由时域信号转换成频域信号；

S24、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号时域波形；

S25、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号频域波形；

S26、在CPU中进行逻辑分析：在监测时段T时间内，将实测频谱和故障频谱比较分析，是否有不平衡、不对中、偏心的故障状态，如果没有故障，继续检测；如果有故障，进入步骤S23。

进一步地，所述步骤S3的具体实现过程如下：

S31、如果有压力检测泄漏故障，则表示液压滑环已经泄漏，系统发出泄漏报警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，实时压力数值、泄漏速度及其变化趋势信息；

S32、如果只有不平衡、不对中、偏心三者其一或其它组合故障，但压力检测没有泄漏故障，则系统发出泄漏预警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏预报警，并显示预报警原因、频谱曲线、实时压力数值信息；

S33、如果压力检测和振动识别同时报警，则系统发出泄漏报警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，泄漏原因，实时压力数值、频谱曲线、泄漏速度、泄漏速度的变化趋势信息。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的液压滑环泄漏状态监测系统，利用压力传感器和振动传感器捡测密封泄漏介质压力和主体振动信号，采用泄漏直接检测和振动状态识别相结合的方法，从故障的现象和成因两方面对液压滑环工作状态的进行检测、分析、报警以及预警，实时监测液压滑环输送原油的工作状态，显示液压滑环泄漏位置、泄漏速度，并根据泄漏的成因进行预警，减少了因不能及时发现原油泄漏而造成的损失，降低操作人员定期海上登台检查的危险和劳动强度。

基于上述理由本发明可在液压滑环泄漏检测等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统构成图。

图2为本发明实施例提供的压力传感器仪表配置图。

图3为本发明实施例提供的电涡流传感器仪表配置图。

图4为本发明方法流程图。

图中：1、检测仪表系统；1.1、第一无线压力传感器；1.2、第二无线压力传感器；1.3、第三无线压力传感器；1.4、第四无线压力传感器；1.5、第五无线压力传感器；1.6、第六无线压力传感器；1.7、第七无线压力传感器；1.8、第八无线压力传感器；1.9、第九无线压力传感器；1.10、第十无线压力传感器；1.11、第十一无线压力传感器；1.12第十二无线压力传感器；1.13、第一电涡流传感器；1.14、第二电涡流传感器；2、PLC数据采集处理系统；2.1、UPS不间断电源；2.2、电源模块；2.3、CPU；2.4、第一以太网通讯模块；2.5、第二以太网通讯模块；2.6、第三以太网通讯模块；2.7第四以太网通讯模块；2.8、动态监控模块；3、无线通讯系统；3.1、无线网关；3.2、无线变送器；4、上位监控系统；4.1、交换机；4.2、工控机；4.3、触控屏；4.4、打印机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明技术方案是针对海洋石油工程技术领域液压滑环泄漏状态监测的系统和方法，能够监测液压滑环原油泄漏及相关状态，并提供数字及图形显示的监测及报警功能。

滑环的密封系统由顶部和底部密封组成，分别由主辅共3道密封构成整个滑环的密封系统，若滑环第一道主密封失效，则第二、三道辅密封起到介质密封的作用。滑环密封失效的原因可分为密封老化失效和由于原油杂质引起异物磨损及本体偏心、不平衡、不对中引起的非正常磨损失效。本申请针对泄漏的现象和原因，安装压力传感器和电涡流传感器进行检测、分析和显示报警，实现对液压滑环泄漏状态及时准确的监测和识别。其中压力传感器通过测量介质压力信号的变化来直接检测泄漏、电涡流传感器通过采集设备振动信号，并处理信号、提取相应的故障特征结合特定的分析方法，识别设备运行状态，判断设备是否处于能够引起泄漏的故障状态并预警。

具体方案如下：

如图1所示，本发明提供了一种液压滑环泄漏状态监测系统，包括：检测仪表系统、PLC数据采集处理系统、无线通讯系统以及上位监控系统；其中：

所述检测仪表系统，包括无线压力传感器和电涡流传感器，无线压力传感器用于测量泄漏介质的压力信号，电涡流传感器用于测量滑环主体的振动信号；在本实施例中，因滑环会因海况无规律旋转，不方便布线，所以采用无线检测形式。如图2所示，所述无线压力传感器设置在通过液压滑环两侧检漏孔的管道上，每套液压滑环每道密封设置两个无线压力传感器，测量泄漏介质的压力值，通过压力变化直接检测密封泄漏情况。如图3所示，所述电涡流传感器呈90°设置在每套液压滑环主轴承的径向和轴向上，测量滑环主体的振动，通过振动信号的处理和分析，识别设备是否处于不平衡、不对中、偏心等会导致密封非正常磨损的故障状态；

所述PLC数据采集处理系统，用于获取所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号，并对信号进行处理分析；在本实施例中，所述PLC数据采集处理系统包括UPS不间断电源、电源模块、CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块；其中：所述UPS不间断电源，连接电源模块，用于在外部电源故障的情况下为所述PLC数据采集处理系统提供2小时不间断电源，保证所述PLC数据采集处理系统备份及重要数据的传输；所述电源模块，连接CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块，用于为CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块提供电源；所述CPU，用于对所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号进行处理分析；所述以太网通讯模块，连接所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块，用于实现所述PLC数据采集处理系统与所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块之间的数据双向传输；所述动态监控模块，连接所述电涡流传感器，用于处理、分析和传输振动信号。

所述无线通讯系统，用于实现所述检测仪表系统和所述PLC数据采集处理系统之间的数据传输；在本实施例中，所述无线通讯系统包括无线变送器和无线网关；其中：所述无线变送器，集成在所述压力传感器上，用于将采集的压力传感器数据处理变换为数字信号，并通过所述以太网通讯模块传输到无线网关；所述无线网关，设置在每套滑环的两侧，一侧各设置一个无线网关，具有组态和设备管理功能，接收本侧6个无线变送器发送的数据并传输至所述PLC数据采集处理系统。

所述上位监控系统，用于获取所述PLC数据采集处理系统的分析结果，并对液压滑环泄漏情况进行预警、报警、实时动态显示。在本实施例中，所述上位监控系统包括交换机、触控屏、工控机以及打印机；其中：所述交换机，用于完成海洋工程工业环境下，现场数据和工控机以太网数据的实时交互传输；所述触控屏，用于控制工业设备及人机接口；所述工控机，具有稳定性高、防潮、防振、可扩展性等的特点，用于数据存储、数据监测、数据分析以及数据诊断；所述打印机，用于打印报表、文件。

实施例1：压力传感器直接检测；

每套滑环每道密封两侧分别设置两个无线压力传感器，由于滑环上部设置了三道密封、下部设置了三道密封，故每套滑环共设置12套无线压力传感器1.1～1.12，见图2。

12套无线压力传感器1.1～1.12实时采集现场压力信号，并通过无线变送器3.1将检测信号转换成数字信号，分两组发送至无线网关3.1，无线网关3.1接收所有采集到的现场压力信号，采用TCP/IP协议将现场信号传输至第一以太网通讯模块2.4，第一以太网通讯模块2.4把现场检测数据写入CPU2.3，见图1。

CPU2.3记录压力传感器实时检测数据P1～Pn，同时计算泄漏速度V1～Vn，计算公式为V＝dP/dt，每隔时间T，对T时间间隔内记录和计算的数据进行逻辑判断，如果所有记录的压力数据P1～Pn均大于预置的泄漏边界条件ΔP，则认定已发生泄漏故障，并根据12套无线压力传感器1.1～1.12的安装位置和编号，确定泄漏位置，同时计算泄漏速度的变化率a＝dV/dt，判断泄漏的趋势。

CPU2.3综合振动识别的结果进行逻辑判断，通过第二以太网通讯模块2.5将综合判断的逻辑分析结果及所有数据传输给监控工控机4.2，在监控工控机4.2上以监视图、图表、曲线、声音等方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警或预报警，并显示泄漏位置，泄漏原因，实时压力数值、频谱曲线、泄漏速度、泄漏速度的变化趋势等信息。

实施例2：电涡流传感器振动识别；

每套滑环在主轴承的径向和轴向分别设置一个电涡流传感器，分别为第一电涡流传感器1.13、第二电涡流传感器1.14，90°布置，见图3。第一电涡流传感器1.13、第二电涡流传感器1.14实时采集液压滑环主体的振动信号、并通过传感器的前置放大器将信号转换成电信号并滤波后，传输至PLC状态监控分站的动态监控模块2.8，见图1。

动态监控模块2.8接收现场采集的振动信号，①对数据进行A/D转换，将振动信号由模拟量信号转换成数字量信号；②FFT变换(快速傅里叶变换)③记录实测的时域波形和频域波形。④将实测波形和预设的故障频谱比较分析，按照实测的振动频谱与预设的不平衡、不对中、偏心故障频谱是否符合作为判断，识别是否有故障状态出现。⑤同时将波形、频谱、分析结果等数据通过第四以太网通讯模块2.7、第三以太网通讯模块2.6发送给CPU2.3。

CPU2.3综合振动识别和压力检测的结果进行逻辑判断，如果有不平衡、不对中、偏心故障但压力检测没有泄漏故障，则设定为泄漏预警；如果有不平衡、不对中、偏心故障同时压力检测有泄漏故障，则设定为泄漏故障。

通过第二以太网通讯模块2.5将综合判断的逻辑分析结果及所有数据传输给监控工控机4.2，在监控工控机4.2上以监视图、图表、曲线、声音等方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警或预报警，并显示泄漏位置，泄漏原因，实时压力数值、频谱曲线、泄漏速度、泄漏速度的变化趋势等信息。

本发明还提供了一种基于上述液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其原理为：当液压滑环密封失效发生泄漏时，测量管路内流过泄漏介质，产生压力，随着泄漏量的增大，压力值会逐渐增大，泄漏速度也随之变化，本申请通过设置无线压力传感器检测压力信号，同时计算压力变化速度，直接监测液压滑环是否泄漏以及泄漏的速度。但压力传感器检测的是泄漏已经发生的数据，没有预警的功能，也无法判断产生泄漏的原因。由于设备故障发生、发展会引起振动信号频率结构的变化，对频率信息进行分析，可对设备故障原因进行解释，本申请通过设置电涡流传感器，检测设备振动信号，通过信号处理，将设备检测到的时域和频域信息与预先存储的故障频谱进行对比和分析，识别液压滑环是否处于不平衡、不对中、偏心等会导致泄漏的故障状态进行预警，即通过泄漏的直接测量和泄漏成因的识别两方面对液压滑环泄漏状态的进行监测和报警。具体方法如下：

S1、压力传感器直接检测；所述步骤S1的具体实现过程如下：

S11、输入预置控制参数：输入控制参数泄漏边界条件ΔP、监测时间T、采样时间间隔Δt，所有参数均可以根据实际生产情况在工控机上进行调整；

S12、获取并记录压力传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环上的12套无线压力传感器1.1～1.12进行采集，经集成的无线变送器3.2将检测信号转换成数字信号，分两组发送至无线网关3.1，无线网关3.2接收所有采集到的现场压力信号经第一以太网通讯模块2.4传输至CPU2.3；

S13、计算泄漏速度：设采集的压力参数为P、预置的监测时间为T，计算得到泄漏速度V＝dP/dt；

S14、延时时间T：在时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录存储压力值P和泄漏速度V；

S15、在CPU2.3中进行逻辑判断：在监测时段T时间内，是否所有记录的压力数据P均大于泄漏边界条件ΔP，如果不满足条件，则系统没有发生泄漏，继续检测，不报警；如果满足条件，则系统发生泄漏；

S16、计算泄漏速度的变化率：基于步骤S13计算的泄漏速度和预置的监测时间T，计算得到泄漏速度变化率a＝dV/dt，根据a值大小，判断泄漏趋势，a值越大，泄漏得越快，计算完成进入步骤S13。

S2、电涡流传感器振动识别；所述步骤S2的具体实现过程如下：

S21、输入预置参数：输入监测时间T、采样时间间隔Δt、正常工作基准频谱、不平衡故障频谱、不对中故障频谱，偏心故障频谱，基准和故障频谱参数，基准和故障频谱参数用于在工作过程中与实时频谱进行比对；

S22、获取并记录电涡流传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环径向和轴向上的电涡流传感器1.13-1.14进行采集，经传感器集成的前置放大器将信号转换成电信号并滤波后，传输至动态监控模块2.8；

S23、动态监控模块2.8接收现场采集的振动信号，对数据进行A/D转换和FFT变换，将信号由时域信号转换成频域信号；

S24、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号时域波形；

S25、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号频域波形；

S26、在CPU2.3中进行逻辑分析：在监测时段T时间内，将实测频谱和故障频谱比较分析，是否有不平衡、不对中、偏心的故障状态，如果没有故障，继续检测；如果有故障，进入步骤S23。

S3、对压力检测和振动识别的结果进行综合分析逻辑判断。所述步骤S3的具体实现过程如下：

S31、如果有压力检测泄漏故障，则表示液压滑环已经泄漏，系统发出泄漏报警，在监控工控机4.2上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，实时压力数值、泄漏速度及其变化趋势信息；

S32、如果只有不平衡、不对中、偏心三者其一或其它组合故障，但压力检测没有泄漏故障，则系统发出泄漏预警，在监控工控机4.2上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏预报警，并显示预报警原因、频谱曲线、实时压力数值信息；

S33、如果压力检测和振动识别同时报警，则系统发出泄漏报警，在监控工控机4.2上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，泄漏原因，实时压力数值、频谱曲线、泄漏速度、泄漏速度的变化趋势信息。

综上所述，通过本发明提供的液压滑环泄漏状态监测系统及方法，实现对液压滑环泄漏的监控和报警，报警方式为图形显示及声音报警，提示生产维护人员，实时准确地发现泄漏，以便及时处理，减少泄漏量，最大限度地减少损失。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (5)

1.一种液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其特征在于，液压滑环泄漏状态监测系统包括：检测仪表系统、PLC数据采集处理系统、无线通讯系统以及上位监控系统；其中：

所述检测仪表系统，包括无线压力传感器和电涡流传感器，无线压力传感器用于测量泄漏介质的压力信号，电涡流传感器用于测量滑环主体的振动信号；

所述PLC数据采集处理系统，用于获取所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号，并对信号进行处理分析；

所述无线通讯系统，用于实现所述检测仪表系统和所述PLC数据采集处理系统之间的数据传输；

所述上位监控系统，用于获取所述PLC数据采集处理系统的分析结果，并对液压滑环泄漏情况进行预警、报警、实时动态显示；

所述液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，包括如下步骤：

S1、压力传感器直接检测；所述步骤S1的具体实现过程如下：

S11、输入预置控制参数：输入控制参数泄漏边界条件 ΔP、监测时间T、采样时间间隔Δt，所有参数均可以根据实际生产情况在工控机上进行调整；

S12、获取并记录压力传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环上的无线压力传感器进行采集，经集成的无线变送器将检测信号转换成数字信号，分两组发送至无线网关，无线网关接收所有采集到的现场压力信号经以太网通讯模块传输至CPU；

S13、计算泄漏速度：设采集的压力参数为P、预置的监测时间为T，计算得到泄漏速度 V=dP/dt ；

S14、延时时间T：在时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录存储压力值P和泄漏速度V；

S15、在CPU中进行逻辑判断：在监测时段T时间内，是否所有记录的压力数据P均大于泄漏边界条件ΔP，如果不满足条件，则系统没有发生泄漏，继续检测，不报警；如果满足条件，则系统发生泄漏；

S16、计算泄漏速度的变化率：基于步骤S13计算的泄漏速度和预置的监测时间T，计算得到泄漏速度变化率a=dV/dt，根据a值大小，判断泄漏趋势，a值越大，泄漏得越快，计算完成进入步骤S13；

S2、电涡流传感器振动识别；所述步骤S2的具体实现过程如下：

S21、输入预置参数：输入监测时间T、采样时间间隔Δt、正常工作基准频谱、不平衡故障频谱、不对中故障频谱，偏心故障频谱，基准和故障频谱参数，基准和故障频谱参数用于在工作过程中与实时频谱进行比对；

S22、获取并记录电涡流传感器实时检测数据：检测数据通过安装于液压滑环径向和轴向上的电涡流传感器进行采集，经传感器集成的前置放大器将信号转换成电信号并滤波后，传输至动态监控模块；

S23、动态监控模块接收现场采集的振动信号，对数据进行A/D转换和FFT变换，将信号由时域信号转换成频域信号；

S24、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号时域波形；

S25、在监测时间T内，每隔采样时间间隔Δt记录实时振动信号频域波形；

S26、在CPU中进行逻辑分析：在监测时段T时间内，将实测频谱和故障频谱比较分析，是否有不平衡、不对中、偏心的故障状态，如果没有故障，继续检测；如果有故障，进入步骤S23；

S3、对压力检测和振动识别的结果进行综合分析逻辑判断；所述步骤S3的具体实现过程如下：

S31、如果有压力检测泄漏故障，则表示液压滑环已经泄漏，系统发出泄漏报警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，实时压力数值、泄漏速度及其变化趋势信息；

S32、如果只有不平衡、不对中、偏心三者其一或其它组合故障，但压力检测没有泄漏故障，则系统发出泄漏预警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏预报警，并显示预报警原因、频谱曲线、实时压力数值信息；

S33、如果压力检测和振动识别同时报警，则系统发出泄漏报警，在监控工控机上以监视图、图表、曲线、声音方式实时动态显示所监测的数据和状态，发出泄漏报警，并显示泄漏位置，泄漏原因，实时压力数值、频谱曲线、泄漏速度、泄漏速度的变化趋势信息。

2.根据权利要求1所述的液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述无线压力传感器设置在通过液压滑环两侧检漏孔的管道上，每套液压滑环每道密封设置两个无线压力传感器；所述电涡流传感器呈90º设置在每套液压滑环主轴承的径向和轴向上。

3.根据权利要求1所述的液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述PLC数据采集处理系统包括UPS不间断电源、电源模块、CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块；其中：

所述UPS不间断电源，连接电源模块，用于在外部电源故障的情况下为所述PLC数据采集处理系统提供不间断电源，保证所述PLC数据采集处理系统备份及重要数据的传输；

所述电源模块，连接CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块，用于为CPU、以太网通讯模块以及动态监控模块提供电源；

所述CPU，用于对所述检测仪表系统采集的压力信号和振动信号进行处理分析；

所述以太网通讯模块，连接所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块，用于实现所述PLC数据采集处理系统与所述无线通讯系统、所述上位监控系统以及动态监控模块之间的数据双向传输；

所述动态监控模块，连接所述电涡流传感器，用于处理、分析和传输振动信号。

4.根据权利要求1所述的液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述无线通讯系统包括无线变送器和无线网关；其中：

所述无线变送器，集成在所述压力传感器上，用于将采集的压力传感器数据处理变换为数字信号，并通过所述以太网通讯模块传输到无线网关；

所述无线网关，设置在每套滑环的两侧，具有组态和设备管理功能，接收本侧无线变送器发送的数据并传输至所述PLC数据采集处理系统。

5.根据权利要求1所述的液压滑环泄漏状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述上位监控系统包括交换机、触控屏、工控机以及打印机；其中：

所述交换机，用于完成海洋工程工业环境下，现场数据和工控机以太网数据的实时交互传输；

所述触控屏，用于控制工业设备及人机接口；

所述工控机，用于数据存储、数据监测、数据分析以及数据诊断；

所述打印机，用于打印报表、文件。