CN208751840U - 一种机泵健康监测与故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机泵健康监测与故障诊断系统，包括：传感器组单元、控制终端单元和监控诊断单元；传感器组单元包括若干设置于机泵用于采集机泵状态的传感器，控制终端单元包括设备开关控制器、状态数据采集器和就地控制网关；本实用新型通过全面的信号传感器，采集了石油行业小型机泵最常用的流程信号和控制信号，监测的机泵运行信号全面反映了机泵的整体健康状况，为后期的故障诊断分析提供了可靠的、多维的基础数据，同时，对于机泵需要立刻处理的重大故障事件提供了及时的响应手段，解决了目前传统通信手段中的远程监控实时性差的问题，避免发现故障后再通知相关运维人员操作所导致的时延所带来的不必要的损失。

Description

一种机泵健康监测与故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及电子领域和设备监测领域，尤其涉及一种机泵健康监测与故障诊断系统。

背景技术

石油开采行业由于其流程工业的特点，现场设备都处于复杂、严酷的环境，需要实时监测设备并保证其处于安全可用的状态。目前国内石油开采行业在线监测的对象往往是关键的大型机组，使用的装置即精密又昂贵；对于一些小型关键旋转设备(如机泵、风机、电机)，却缺乏相应重视度，故该行业的多数企业还停留在离线监测或者人工定期巡检的阶段，但是由于其工作环境差、运行频繁、故障发生率高，设备运行的好坏影响到企业的生产状况，也关系到企业的直接经济效益。

目前，现有的机泵状态在线监测手段，大多是通过多个振动和温度传感器、若干个机泵状态数据汇聚装置和作为监控终端的工控机，状态传感器对应地安装在机泵上。但是，传感器的种类较为单一，检测的机泵的运行状态参数较少，不能直观的反应机泵的整体信息。并且通常采用的手段是将采集到的数据进行集中处理，传输给工控机，再经过工控机的计算和处理，显示机泵的实时状态、历史运行状态及故障诊断报告，在检测到故障发生后，从开始处理到最后的通知现场人员进行维修，整个预警、运维流程耗时较长，无法对机泵运转中的一些需要立刻处理的重大故障进行及时、有效响应，从而加速机泵的损坏速度。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种机泵健康监测与故障诊断系统，以解决上述技术问题。

本实用新型提供的机泵健康监测与故障诊断系统，包括：传感器组单元、控制终端单元和监控诊断单元；

所述传感器组单元包括若干设置于机泵用于采集机泵不同状态的传感器，所述控制终端单元包括设备开关控制器、状态数据采集器和就地控制网关，所述传感器的输出端与状态数据采集器的输入端连接，所述状态数据采集器的输出端与就地控制网关的输入端连接，所述就地控制网关与监控诊断单元连接，所述就地控制网关和监控诊断单元分别与设备开关控制器连接。

进一步，所述就地控制网关包括预处理模块和控制器，所述预处理模块与状态数据采集器连接，用于对采集的数据进行预处理，所述控制器内部预先设置有用于与采集的数据进行比较以进行故障诊断的阈值，所述控制器与设备开关控制器连接，用于根据故障诊断结果控制设备的启停。

进一步，所述传感器包括振动传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器一种或几种的组合。

进一步，所述预处理模块包括依次连接的功率放大器、滤波器和模数转换器。

进一步，所述控制终端单元还包括通信模块，所述控制器通过通信模块与监控诊断单元进行无线连接。

进一步，所述控制器为单片机。

进一步，所述监控诊断单元包括用于存储采集数据的存储模块和用于根据采集数据发出预警信息的预警模块，所述预警模块与存储模块连接，所述存储模块与状态数据采集器连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型中的机泵健康监测与故障诊断系统，通过全面的信号传感器，采集了石油行业小型机泵最常用的流程信号和控制信号，监测的机泵运行信号全面反映了机泵的整体健康状况，为后期的故障诊断分析提供了可靠的、多维的基础数据，同时，对于机泵需要立刻处理的重大故障事件提供了及时的响应手段，解决了目前传统通信手段中的远程监控实时性较差的问题，避免了在监控发现故障后再通知相关运维人员操作所导致的时延所带来的不必要的损失。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机泵健康监测与故障诊断系统的原理示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例中的机泵健康监测与故障诊断系统，主要包括：传感器组单元、控制终端单元和监控诊断单元三大部分，其中传感器组单元包括若干设置于机泵用于采集机泵不同状态的传感器，其中传感器包括振动传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器等，所述控制终端单元包括设备开关控制器、状态数据采集器和就地控制网关，所述传感器的输出端与状态数据采集器的输入端连接，所述状态数据采集器的输出端与就地控制网关的输入端连接，所述就地控制网关与监控诊断单元连接，所述就地控制网关和监控诊断单元分别与设备开关控制器连接。

本实施例中的设备开关控制器用于根据开关指令，控制设备的启停，设备开关控制器可以采用现有技术中的任意具有开关控制功能的器件，例如继电器、电子开关等，在此不再赘述，本实施例中的控制终端单元还包括通信模块，其中通信模块主要负责与监控诊断单元进行无线数据通信，其结构可以根据实际工程需要采用GPRS、3G、4G、LTE等远距离无线通信模块，也可以采用红外、蓝牙等近距离无线通信模块，以及用于对信号进行放大的例如中继器等功能模块，完成数据的无线传输。

在本实施例中，传感器包括振动传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器一种或几种的组合，这些用于进行采集机泵运行状态数据的传感器安装在机泵所需监测的相应位置，分别采集振动、流量、压力、温度等不同类型的运行状态数据。然后通过传感器数据线缆，将采集到的模拟量类型数据传输到状态数据采集器和就地控制网关。

本实施例中的就地控制网关包括预处理模块和控制器，预处理模块与状态数据采集器连接，用于对采集的数据进行预处理，所述控制器内部预先设置有用于与采集的数据进行比较以进行故障诊断的阈值，所述控制器与设备开关控制器连接，用于根据故障诊断结果控制设备的启停。本实施例中的就地控制网关其实质是一套自带运算能力、数据缓存和输入输出接口的小型控制器，优选地，本实施例中就地控制网关中的控制器可以采用单片机，控制器内可以预置若干种重大故障信号诊断模型，固化在控制器非易失性存储介质中。当发现采集信号出现模型中类似的故障信号数据时，立即通过输出端子控制机泵上具体位置的启停开关。本实施例中的控制器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列 (Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本实施例中，监控诊断单元可以采用监控服务器，也可以采用拥有以太网口的普通工业控制计算机，通过以太网口接收网关上传的监测数据，提供实时数据监测、历史数据查询、实时健康分析、机泵健康预测等功能，对机泵的运行状态进行监测。数据分析图谱可以包括波形频谱图、全息频谱图、直方图和单值棒图等常规的数据分析图谱。优选地，还可以将业务与鉴权分开，配合移动终端设备进行远程移动监控，将监控服务器划分为业务服务器和鉴权服务器，其中业务服务器处理各种机泵数据的监控业务承载，鉴权服务器用于进行对用户的鉴权管理，例如对系统用户进行权限管理、角色管理、密码管理等，对接入服务器的移动终端设备进行访问控制，优选地，移动终端设备可以采用智能手机、移动穿戴设备等，在设备发生故障后，监控诊断单元可以将报警信息发送到相应的维护人员的移动终端设备上，进一步提高工作效率，本实施例中的监控诊断单元包括用于存储采集数据的存储模块和用于根据采集数据发出预警信息的预警模块，所述预警模块与存储模块连接，所述存储模块与状态数据采集器连接，在本实施例中，可以通过存储模块中的历史数据库中的数据分析，在设备发生故障之前能根据运行数据对设备的健康进行预警，本实施例中的存储模块可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器 (non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，数据分析方式可以采用现有技术中的常规分析方式即可。

在本实施例中，预处理模块包括依次连接的功率放大器、滤波器和模数转换器，本实施例中监控方法是利用状态传感器实时采集机泵的振动、流量、压力、温度等信息，经过汇集网关筛选和预处理后，再传输给监控诊断计算机；通过健康分析和诊断预测，显示机泵的实时信息和预警报告；同时，针对重大故障信号，就地控制网关输出直接控制机泵启停的命令，通过设备开关控制器直接控制设备的启停。在本实施例中，通过预处理可以获取更加准确的机泵运行状态数据，为后续的监测和自动控制启停提供可靠的数据基础，也便于运维人员发现机泵故障隐患，及时作出响应处理，保障生产正常进行。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于，包括：传感器组单元、控制终端单元和监控诊断单元；

所述传感器组单元包括若干设置于机泵用于采集机泵不同状态的传感器，所述控制终端单元包括设备开关控制器、状态数据采集器和就地控制网关，所述传感器的输出端与状态数据采集器的输入端连接，所述状态数据采集器的输出端与就地控制网关的输入端连接，所述就地控制网关与监控诊断单元连接，所述就地控制网关和监控诊断单元分别与设备开关控制器连接。

2.根据权利要求1所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述就地控制网关包括预处理模块和控制器，所述预处理模块与状态数据采集器连接，用于对采集的数据进行预处理，所述控制器内部预先设置有用于与采集的数据进行比较以进行故障诊断的阈值，所述控制器与设备开关控制器连接，用于根据故障诊断结果控制设备的启停。

3.根据权利要求1所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述传感器包括振动传感器、压力传感器、流量传感器和温度传感器一种或几种的组合。

4.根据权利要求2所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述预处理模块包括依次连接的功率放大器、滤波器和模数转换器。

5.根据权利要求2所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述控制终端单元还包括通信模块，所述控制器通过通信模块与监控诊断单元进行无线连接。

6.根据权利要求2所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述控制器为单片机。

7.根据权利要求1-6任一所述的机泵健康监测与故障诊断系统，其特征在于：所述监控诊断单元包括用于存储采集数据的存储模块和用于根据采集数据发出预警信息的预警模块，所述预警模块与存储模块连接，所述存储模块与状态数据采集器连接。