随着科学技术的发展, 工厂也进入现代化的生产, 因此, 工厂中关于重要设备故障诊断成为领导者和工程师关注的重点。特别是对于水泵的状态监测以及故障诊断已经逐渐成为工厂生产的重要工作之一, 越来越引起人们的重视。由此可见, 水泵监测技术和故障检测系统的研究, 对于工厂的生产和今后的发展有着十分重大的意义。
1 数据采集系统
水泵的整个功能系统主要分为三个子系统, 他们分别是数据采集系统, 状态监测系统和故障诊断系统, 另外, 这三个系统中都有一个较为重要的任务模块, 这些系统与模块共同参与着水泵状态监测和故障诊断工作。
而作为三种系统之一的数据采集系统, 对于状态监测和故障诊断影响重大。对水泵振动信号的采集以及相关的预处理都是由数据采集系统来完成的。数据采集系统所采集的信号一般有轴承座振动、水泵转速、键相信号等。而由数据采集系统所采集的这些信号结合器相应的数据可以将水泵的运行状态很好地反映出来。当其在对于信号和数据的采集完成后, 就向状态监测系统传送。
因而, 这些信号和数据的处理以及分析是由状态监测系统来完成的, 该系统还要对其做出相应的判断, 同时将水泵运行的状况实时地显示出来。一般情况下, 工厂水泵的信号采集系统, 通过采集卡的使用来采集水泵的振动、转速和键相信号, 并利用转速信号对振动信号实现整周期同步采样。其中振动信号由内置放大电路的压电加速度传感器拾取, 转速和键相信号由光电式传感器拾取。
2 状态监测系统
由上文可知, 状态监测系统负责的任务是接受数据采集系统所传送的信号和数据, 并对其进行分析和处理, 而对水泵状态的实时监测是借助于时域波形、FFT频谱图、轴心轨迹、功率谱图、倒频谱图、振动值棒图、水泵运行状况趋势图等方法来实现的。上述几种图形配之相应的数据, 能够为现场工作人员比较直观的显示水泵的运行状态, 有利于诊断工程师做出正确的诊断并能够采取合理的解决措施。同时, 水泵运行状态的正常与否, 是可以通过对某种特征频率幅值来进行判别的, 这些值主要包括振动幅值、速度和加速度等。另外, 状态监测系统可以运用识别振动信号的频谱的方法, 来对水泵的故障进行初步诊断, 诊断的内容具体包括故障类型、性质和部位。更加重要的是, 该系统中的数据管理模块, 这一模块能够存储水泵的各种数据, 既包括原始数据, 一些有关的特征数据, 也包括全部的历史记录, 而且将这些数据存储完成之后, 还能把他们传送到故障诊断系统中去, 从而为这一系统关于水泵的一些故障做出正确的诊断提供基本依据。
一般地, 状态监测系统主要有以下几种形式:巡检文本方式、巡检图形方式、单路图形检测。巡检文本方式, 显示全部被选定水泵的振动值和各台泵的当前状态;巡检图形方式显示被选定泵的振动的时域波形及其振值;单路图形检测显示某台水泵振动的加速度、速度、位移的图形及其振值。现将三种方式具体阐述如下。
(1) 巡检文本方式。
状态监测系统中, 提供的一个面向用户的窗口就是巡检文本方式是, 它可以将所有被用户选定的水泵的振动值较为直观地显示出来, 一般地, 水泵的振动值都包括加速度、速度、位移, 并且用户能够自由选定要检测的指标。同时, 该系统也可以通过不同字体颜色的方式来显示各个水泵的实时状态, 这几种状态主要有正常、异常以及故障三种。如果管理人员发现水泵出现了异常显示, 就应该特别重视此水泵, 可以通过故障诊断程序来诊断该泵所出现的问题, 以及时解决问题, 防止严重故障的发生。如果管理人员发现水泵出现了故障显示, 就应立刻停止该泵的使用, 同时通过故障诊断程序来诊断该泵的故障, 并按照工厂的具体要求以及相关的维修决策来对此泵进行维修。
(2) 巡检图形方式。
这种检测方式的使用没有特定的条件或要求, 其可以将被选定泵的振动值显示出来, 从而为管理人员对于水泵的显示状态有一个比较及时和准确的掌握。
(3) 单路图形检测。
这种检测方式主要用于台泵出现异常现象时, 如台泵有明显的增大迹象, 就可以使用该检测方式, 它能够将水泵的振动信息比较全面的显示出来, 从而为管理人员提供关于水泵的准确信息, 使其可以对水泵的显示状态进行及时的掌握。
3 故障诊断系统
故障诊断系统是一个基于专家诊断知识的智能故障诊断专家系统, 也是整个系块、诊断推理规则模块等组成。当状态监测系统在监测过程中发现水泵振动异常后将水泵异常振动的数据传给故障诊断系统。故障诊断系统通过数据管理模块中的数据通讯子模块, 获取水泵的日常数据、当前数据、水泵的特征参数、水泵的历史记录, 以及发生突发性故障时的故障数据。并对这些数据进行特征提取, 从而建立起反映水泵运行状态的数据库, 该数据库包括振动信号的原始数据、FFT频谱、功率谱、倒频谱、轴心轨迹以及水泵振动棒形图等。同时, 从中提取出专家系统能够识别和处理的特征模式, 在专家系统诊断知识库的指导下, 由诊断推理规则模块对水泵数据库中的数据进行诊断推理, 最终得出水泵故障性质与部位, 对诊断结果做出解释, 给出故障对策和维修方案。
由此可见, 故障诊断系统的依托和基础是知识, 其具有智能和故障诊断专家的特性, 同时具有诸多处理和分析的功能, 这些功能主要包括信号处理、数值计算、状况分析、图形报表的显示打印等。在这一系统中, 最为重要的模块就是诊断推理规则模块, 其主要是通过对知识库中专家知识的合理运用, 并有效结合了信号和数值, 从而进行相关的分析, 并按照一定的推理机制对水泵运行状态的数据与水泵数据库中的数据进行推理, 在诊断推理过程中, 将监测到的水泵运行状态的数据进行分析处理后, 判断水泵的故障。
4 结语
综上所述, 水泵对于工厂的生产有着重要的影响, 因此, 关于其状态检测和故障诊断的研究也是当今的一个重要课题。作为工厂的领导者和实际的管理人员, 应充分重视水泵的应用, 合理运用水泵的三大功能系统, 以提高水泵的工作效率, 增加工厂的经济效益。
摘要：水泵作为工厂生产中的重要设备之一, 其状态监测和故障诊断对于工厂的经济效益影响重大。本文主要从水泵的整个功能系统出发, 分别阐述了数据采集系统、状态监测系统和故障诊断系统的工作原理和主要功能, 整体论述了水泵状态检测和故障诊断系统。
关键词：水泵状态监测,故障诊断系统,数据采集系统
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