CN212620867U - 泵设备监测系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种泵设备监测系统，包括：振动传感器、红外热成像传感器、声音传感器、图像传感器及可视化平台，振动传感器安装在泵设备上，以采集泵设备的振动数据；红外热成像传感器设置在离泵设备预定距离的位置，通过持续获取泵设备的红外热成像以得到泵设备连续的温度场数据；声音传感器安装在泵设备附近，以采集泵设备运转过程中产生的声音数据；图像传感器安装在能够采集到泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像的位置，以采集对应的图像数据；可视化平台接收所述振动数据、温度场数据、声音数据及图像数据，并分析以显示对应的分析结果。本说明书实施例可以及时、全面地监测泵设备运行过程中的各种故障并进行有效诊断。

Description

泵设备监测系统

技术领域

本说明书涉及设备监测领域，尤其涉及一种泵设备监测系统。

背景技术

在泵设备中，例如汽轮机发电机组涉及的汽轮机驱动泵设备，例如给水泵、液压油泵等属于机组监测的重点对象。然而，目前不存在对泵设备进行全面监控和故障诊断的技术手段。如此，会引起设备运行状况监测缺失、状态不明的问题。

因此，如何提出一种泵设备监测系统，以全面监测泵设备运行过程中的各种故障，并进行有效诊断和故障排除是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本说明书实施例提供一种泵设备监测系统，以解决现有泵设备监测存在监测缺失的问题。

为了解决上述技术问题，本说明书是这样实现的：

第一方面，本说明书实施例提供了一种泵设备监测系统，包括：振动传感器、红外热成像传感器、声音传感器、图像传感器及可视化平台，

所述振动传感器，安装在泵设备上，以采集所述泵设备的振动数据并传输至所述可视化平台；

所述红外热成像传感器，设置在离所述泵设备预定距离的位置，通过持续获取所述泵设备的红外热成像以得到所述泵设备连续的温度场数据，并传输至所述可视化平台；

所述声音传感器，安装在所述泵设备附近，以采集所述泵设备运转过程中产生的声音数据并传输至所述可视化平台；

所述图像传感器，安装在能够采集到所述泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像的位置，以采集所述泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像数据，并传输至所述可视化平台；

所述可视化平台，接收所述振动数据、所述温度场数据、所述声音数据及所述图像数据，并分析以显示对应的分析结果。

可选的，所述振动传感器包括第一振动传感器和第二振动传感器，其中，

所述第一振动传感器沿与地面垂直的方向安装于所述泵设备的驱动端，采集所述泵设备的驱动轴的垂直振动数据；

所述第二振动传感器沿与地面水平的方向安装于所述泵设备的驱动端，以采集所述驱动轴的水平振动数据。

可选的，所述振动传感器包括第三振动传感器和第四振动传感器，其中，

所述第三振动传感器沿与地面垂直的方向安装于所述泵设备的非驱动端，采集所述泵设备的驱动轴的垂直振动数据；

所述第四振动传感器沿与地面水平的方向安装于所述泵设备的非驱动端，以采集所述驱动轴的水平振动数据。

可选的，所述振动传感器包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器和振幅传感器中的至少一个。

可选的，所述红外热成像传感器为广视角红外热成像传感器，所述广视角红外热成像传感器以所述预定距离设置在所述泵设备的一侧。

可选的，所述红外热成像传感器为窄视角红外热成像传感器，所述窄视角红外热成像传感器以所述预定距离设置在所述泵设备的多个不同侧。

可选的，所述声音传感器包括第一声音传感器和第二声音传感器，其中，

所述第一声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的驱动端；

所述第二声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的非驱动端。

可选的，所述振动传感器、所述红外热成像传感器、所述声音传感器及所述图像传感器中的至少一个为远距离无线电传输LoRa传感器。

可选的，所述泵设备包括给水泵、液压油泵、定子水泵、润滑油泵、凝结水泵和抽水泵中的至少一个。

可选的，所述泵设备包括蒸汽驱动泵和电机驱动泵中的至少一个。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本说明书实施例的泵设备监测系统通过集成振动传感器、声音传感器、图像传感器、红外热像传感器，对泵设备振动、运行声音、温度场、现场液位或表计等进行实时采集和传输，并利用可视化平台进行数据分析和分析结果显示，提高了泵设备监测的准确性、全面性及有效性，保障泵设备的安全运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例的泵设备监测系统结构方框图。

图2为本说明书第一实施例的振动传感器安装示意图。

图3为本说明书第二实施例的振动传感器安装示意图。

图4为本说明书实施例的声音传感器安装示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

参考图1，图1为本说明书实施例的泵设备监测系统结构方框图。

如图1所示，泵设备监测系统1000包括：振动传感器1100、红外热成像传感器1300、声音传感器1500、图像传感器1700及可视化平台1900。

泵设备具有驱动端和非驱动端，驱动端设置有驱动轴，为驱动轴的主动端，通过驱动轴的旋转驱动泵设备进行运转，非驱动端也称作自由端，为泵设备的驱动轴的从动端。泵设备可以是蒸汽驱动泵，例如汽轮机驱动泵，也可以是电机驱动泵。具体可以包括给水泵、液压油泵、定子水泵、润滑油泵、凝结水泵和抽水泵中的至少一个。其中，例如给水泵属于大型泵，具有较大的驱动轴，其他液压油泵、定子水泵、润滑油泵等通常属于小型泵。

振动传感器1100安装在泵设备上，采集所述泵设备的振动数据并传输至所述可视化平台1900。

在一个实施例中，振动传感器包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器和振幅传感器中的至少一个。对应地，传感器采集的振动数据类型包括位移、速度、加速度或者振幅。

如上文所述，泵设备分为大型泵和小型泵。因此，对于不同类型的泵设备，振动传感器的安装数量和位置也可存在不同。下面将结合图2-图3的实施例分别展开进行说明。

图2为本说明书第一实施例的振动传感器安装示意图，如图2所示，对于大型泵设备，例如给水泵，由于驱动轴比较大，为了更精确、全面地采集驱动轴的振动情况，在一个实施例中，振动传感器1100分别安装在泵设备的驱动端2200和非驱动端2400。并且，振动传感器1100的数量为4个。

其中两个振动传感器1100沿与地面垂直的方向分别安装于泵设备2000的驱动端2200和非驱动端2400，采集泵设备2000的驱动轴的垂直振动数据。另外两个振动传感器1100沿与地面水平的方向分别安装于泵设备2000的驱动端和非驱动端，采集驱动轴的水平振动数据。

振动传感器1100通常为圆柱形，通过位于驱动轴的外壳的结合面安装到泵设备2000上。通过沿垂直方向和水平方向安装振动传感器，可以分别获取驱动轴的垂直和水平方向上的振动数据。例如垂直振动振幅、水平振动振幅。

图3为本说明书第二实施例的振动传感器安装示意图，如图3所示，对于小型泵设备，例如液压泵，由于驱动轴比较小，因此在采集驱动轴的振动数据时，在一个实施例中，振动传感器1100仅安装在泵设备3000的驱动端3200，非驱动端3400可不设置振动传感器1100。

该实施例中，振动传感器1100的数量可以是两个。其中一个振动传感器沿与地面垂直的方向安装于泵设备3000的驱动端3200，采集泵设备3000的驱动轴的垂直振动数据；另一个振动传感器1100沿与地面水平的方向安装于泵设备3000的驱动端3200，采集所述驱动轴的水平振动数据。

需要指出的是，本说明书不局限于上述实施例，在一个实施例中，不区分泵设备是大型泵还是小型泵，均可以在其驱动端和非驱动端各设置振动传感器，每端设置的振动传感器可以沿与地面水平和垂直的方向分别安装。

又或者，在一个实施例中，不区分泵设备是大型泵还是小型泵，均可以仅在其驱动端或者仅在其非驱动端设置振动传感器，且设置的振动传感器可以沿与地面水平和垂直的方向分别安装。

振动传感器具备长期稳定工作的能力。能够准确采集泵设备在各种工况下的振动数据，包括位移、速度、加速度、振动幅值及频谱图等。

在一个实施例中，振动传感器采用的技术参数具体如下：

位移量：0～100μm；

精度：±5％以内；

频率响应：5～1000Hz；

输出电流：4～20mA；

工作电压：DC12～24V；

测量方向：垂直或水平；

数据传输方式：内置天线，通过远距离无线电传输(Long Range Radio，LoRa)网络进行数据传输；

数据采集与传输能力：具备异常报警实时上传传输，以及异常发生前的数据传输；

供电方式：具备外接电源供电；

防护等级：IP65；

使用环境：使用温度：-20℃～+60℃；相对湿度：≤90％。

红外热成像传感器1300设置在离泵设备预定距离位置，通过持续获取所述泵设备的红外热成像以得到所述泵设备连续的温度场数据，并传输至所述可视化平台1900。

根据红外热成像传感器的摄像头对应的拍摄可视角度，分为广视角红外热成像传感器和窄视角红外热成像传感器。广视角红外热成像传感器的拍摄视角大，能够采集整个泵设备的温度场数据，因此可以以预定距离设置在泵设备的一侧。

窄视角红外热成像传感器的拍摄视角较小，不能够采集整个泵设备的温度场数据，因此可以以预定距离设置在泵设备的多个不同侧，从而结合起来采集整个泵设备的温度场数据。

红外热成像传感器通过连续采集泵设备的温度场，并传输给后台进行分析处理及可视化显示，从而可以及时判断设备异常的位置，通过温度场进行整体分析，避免使用温度元件只能监测点温度，无法监测泵设备温度场变化引起的故障无法及时发现的问题。

在一个实施例中，红外热成像传感器采用的技术参数具体如下：

分辨率：384×288高灵敏度探测器，支持对比度调节；

响应波段：8～14μm；

噪声等效温差：<50mk(@25℃,F#＝1.0)；

红外热成像镜头焦距:10mm；

支持最高温十字定位；

测温精度：±2度(或者量程的±2％)；

测温范围：-20℃-150℃和0℃-550℃；

测温最小距离范围：1M；

视场角：36°×27°；

电源输入：PoE(802.3at)、DC12V，AC24；

功率：8W(开启镜头加热除冰25W Max)；

使用环境：-40℃～65℃，＜90％RH；

防护等级：IP67；

供电方式：外接电源供电；

数据传输方式：支持网线传输和LoRa网络进行数据传输。

声音传感器1500安装在泵设备附近，以采集泵设备运转过程中产生的声音数据并传输至可视化平台1900。具体地，声音传感器1500非接触式地安装在泵设备对应需监听声音的监听点附近，例如以离泵设备10-20公分的距离安装。

在泵设备运转过程中，反应泵设备运转状态变化的往往是声音最先发生变化，其次是温度发生变化，最后才体现在振动中。在本说明书实施例中，泵设备监测系统包含对泵设备的声音状态监测。在一个实施例中，声音传感器包括第一声音传感器和第二声音传感器，其中，所述第一声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的驱动端；所述第二声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的非驱动端。

如图4所述，图4为本说明书实施例的声音传感器安装示意图。

泵设备4000的驱动轴(图中未示出)横向水平设置在驱动端4200和非驱动端4400之间，其中驱动轴的轴线为A。声音传感器4100设置在泵设备的驱动端4200附近，声音传感器4300设置在泵设备的非驱动端4400附近。如图所示，声音传感器4100、4300分别沿着驱动轴的轴线A平行的方向安装于泵设备4000的驱动端4100和非驱动端4200附近，但是本说明书不局限于图示声音传感器安装的侧面位置，例如声音传感器可以围绕泵设备的驱动端和非驱动端侧面360度的任一点附近的位置进行安装。通过设置声音传感器，从而可以对泵设备两端的声音进行采集，并传输到后台进行分析，以确定泵设备是否存在异常声音，或者异响产生的位置及产生的可能原因，例如摩擦导致等。

前端声音传感器采集泵设备运行现场的声音信号，并通过LoRa网络传输到后台的可视化平台中。

在一个实施例中，声音传感器采用的技术参数具体如下：

频段：20Hz～12.5KHz；

测量范围：30-120dB；

工作电压：DC 5V；

精度：±1.5dB；

内置降噪功能；

数据传输方式：内置天线，通过LoRa无线网络进行数据传输；

数据采集与传输能力：具备异常报警实时上传传输，以及异常发生前的数据传输；

供电方式：具备外接电源供电；

防护等级：IP65；

使用环境：使用温度：-20℃～+60℃；相对湿度：≤90％。

图像传感器1700安装在能够采集到泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像的位置，以采集所述泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像数据，并传输至所述可视化平台1900。通常，图像传感器1700安装在不具备液位和/或表计监测条件的泵设备处。

泵设备的液位柱包括测量润滑油的液位、给水的液位和水箱的液位中的至少一个，泵设备的仪表盘包括测量泵设备压力的压力表、测量温度的温度表等。

通过图像传感器采集液位柱、仪表盘的图像数据，并传输至后台进行分析，从而能够从采集的图像中识别出对应的润滑油、给水或油箱液位的高低，及/或仪表测量的压力或温度数值，并进行对应的分析及显示。

需要指出的是，图像传感器除了可以监测泵设备的液位和/或表计，也可以安装用于采集现场其他不具备监测条件的设备的图像数据，例如液位罐，水箱、油罐等。

在一个实施例中，图像传感器采用的技术参数具体如下：

像素：130万像素；

镜头：3.6mm；

工作电压：DC12～24V；

信噪比：≥52db；

最低照度：0.01(Lux)；

数据传输方式：内置天线，通过LoRa无线网络进行数据传输；

数据处理能力：可具备边缘计算能力，针对异常情况实时计算；

数据采集与传输能力：具备异常报警实时上传传输，以及异常发生前的数据传输；

供电方式：具备外接电源供电；

防护等级：IP65；

使用环境：使用温度：-20℃～+60℃相对湿度：≤90％。

可视化平台1900接收振动传感器1100、红外热成像传感器1300、声音传感器1500及图像传感器1700传输的数据，分析所述数据并显示对应的分析结果。

具体地，对于振动传感器1100传输的振动数据，可视化平台1900通过智能边缘计算及振动专家分析系统进行振动数据实时异常分析及频谱分析，并给出分析诊断结果，报告泵设备的运转状态，提供维护检修建议，协助设备管理工程师，做出科学的检修计划决策。

对于红外热成像传感器1300传输的温度场数据，针对泵设备产生热量不同的区域，温度场数据例如可以不同的颜色表示不同区域的温度，例如高温区，中温区、低温区等。可视化平台1900通过产生温度场的区域的颜色变化，确定温度场发生变化。并在温度高于预定区域的对应报警值时，给出报警信号。由此，通过温度场进行整体分析，及时判断泵设备温度异常的位置。

对于声音传感器1500传输的声音数据，可视化平台1900可生成泵设备转动过程中产生声音对应的噪声曲线。并将该噪声曲线与经过机器智能学习生成的泵设备的正常噪声曲线进行比对，以判断泵设备是否存在声音异常。在泵设备运转过程中，若判断存在任何声音异常变化，例如驱动轴摩擦声音异常，则发出报警信息提醒运行人员就地检查。

并且，可视化平台1900结合厂级监控信息系统(Supervisory InformationSystem in Plant Level，简称SIS)实时数据，建立声音分析模型，判断泵设备异常情况，分析声音数据，为现场巡点检提供重点检查依据，为泵设备状态检修奠定基础。通过边缘计算智能分析，对泵设备当前的运行状态进行有效评估，并及时提供预警信息，作业人员针对泵设备异常信息就地快速检查，提高设备可靠性。

对于图像传感器1700传输的图像数据，可视化平台1900可利用图形识别算法形成虚拟的液位判断，并在液位异常时触发报警信息，及时提醒运行人员进行现场查看，解放了运行人员的工作量及劳动强度。

本说明书实施例的泵设备监测系统通过集成振动传感器、声音传感器、图像传感器、红外热像传感器，对泵设备振动、运行声音、温度场、现场液位或表计等进行实时采集和传输，并利用可视化平台进行数据分析和分析结果显示，提高了泵设备监测的准确性、全面性及有效性，保障泵设备的安全运行，达到24小时无人化值守、智能诊断的目的。

该平台以物联网技术为基础，智能巡检为依托，建立起开放式的设备管理和故障诊断专家数据分析平台。运用工业物联网技术实时监测设备运行状态，利用SIS数据、物联网数据、巡点检数据、视讯模块终端等信息，结合三维可视化平台进行设备状态、报警、数据、分析等功能展现，发现异常实时报警，实现设备故障提前预警和智能诊断，实现生产设备的“物联”和“人联”，提升生产管理效率，降低风险。

此外，上述传感器通过采用LoRa无线传感器，安装方便、维护成本低，方便设备运行后期的更改，广泛适用于发电厂各个设备的故障诊断。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种泵设备监测系统，其特征在于，包括：振动传感器、红外热成像传感器、声音传感器、图像传感器及可视化平台，

所述振动传感器，安装在泵设备上，以采集所述泵设备的振动数据并传输至所述可视化平台；

所述红外热成像传感器，设置在离所述泵设备预定距离的位置，通过持续获取所述泵设备的红外热成像以得到所述泵设备连续的温度场数据，并传输至所述可视化平台；

所述声音传感器，安装在所述泵设备附近，以采集所述泵设备运转过程中产生的声音数据并传输至所述可视化平台；

所述图像传感器，安装在能够采集到所述泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像的位置，以采集所述泵设备的液位柱和/或仪表盘的图像数据，并传输至所述可视化平台；

所述可视化平台，接收所述振动数据、所述温度场数据、所述声音数据及所述图像数据，并分析以显示对应的分析结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述振动传感器包括第一振动传感器和第二振动传感器，其中，

所述第一振动传感器沿与地面垂直的方向安装于所述泵设备的驱动端，采集所述泵设备的驱动轴的垂直振动数据；

所述第二振动传感器沿与地面水平的方向安装于所述泵设备的驱动端，以采集所述驱动轴的水平振动数据。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述振动传感器包括第三振动传感器和第四振动传感器，其中，

所述第三振动传感器沿与地面垂直的方向安装于所述泵设备的非驱动端，采集所述泵设备的驱动轴的垂直振动数据；

所述第四振动传感器沿与地面水平的方向安装于所述泵设备的非驱动端，以采集所述驱动轴的水平振动数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述振动传感器包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器和振幅传感器中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外热成像传感器为广视角红外热成像传感器，所述广视角红外热成像传感器以所述预定距离设置在所述泵设备的一侧。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外热成像传感器为窄视角红外热成像传感器，所述窄视角红外热成像传感器以所述预定距离设置在所述泵设备的多个不同侧。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述声音传感器包括第一声音传感器和第二声音传感器，其中，

所述第一声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的驱动端；

所述第二声音传感器沿与所述驱动轴的轴线平行的方向安装于所述泵设备的非驱动端。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述振动传感器、所述红外热成像传感器、所述声音传感器及所述图像传感器中的至少一个为远距离无线电传输LoRa传感器。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵设备包括给水泵、液压油泵、定子水泵、润滑油泵、凝结水泵和抽水泵中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵设备包括蒸汽驱动泵和电机驱动泵中的至少一个。

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