水泵机组状态监测与故障诊断系统研究

文章编号：１００７－２２８４（２０１１）１１－０１１３－０４水泵机组状态监测与故障诊断系统研究孙慕群１，刘霞２，符向前２（１．湖北省水利水电科学研究院，武汉４３００７０；２．武汉大学动力与机械学院，武汉４３００７２）摘要：从２０世纪６０年代到２１世纪，我国的泵站工程为输水、供水以及防洪减灾提供了有力保障。针对水泵机组的状态监测与故障诊断进行研究，建立水泵机组状态监测与诊断的软件及各分析模块与数据库，进行机组性能的预测研究，为水泵机组的状态维修提供支持。关键词：水泵机组；在线监测；故障诊断；信号分析中图分类号：ＴＰ２７７文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＯｎ－ｌｉｎｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓｏｆＬａｒｇｅ－ｓｉｚｅＰｕｍｐＳｅｔｓＳＵＮＭｕ－ｑｕａｎ１，ＬＩＵＸｉａ２，ＦＵＸｉａｎｇ－ｑｉａｎ２（１．ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ｐｕｍｐｓｔａｔｉｏｎｓｈａｖｅｐｌａｙｅｄａｇｒｅａｔｒｏｌｅｉｎｗａｔｅｒｔｒａｎｓｆｅｒ，ｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｆｌｏｏｄｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｒｏｕｇｈｔｒｅｌｉｅｆｓｉｎｃｅｔｈｅ１９６０ｓ．Ｂｕｔｆｒｅｑｕｅｎｔｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｗａｔｅｒｐｕｍｐｓｈａｖｅｔｈｒｅａｔｅｎｅｄｔｈｅｓａｆｅｔｙ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｐｒｏｆｉｔｓｏｆｐｕｍｐｓｔａ－ｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｉｚｅｐｕｍｐｓｅｔ，ａｉｍｓａｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ“ｐｌａｎｎｅｄｏｖｅｒｈａｕｌ”ｔｏ“ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ”，ｉｔｃａｎｆｉｎｄｆａｕｌｔｓａｎｄａｖｏｉｄａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｔｉｍｅ，ｒｅｄｕｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐｓｅｔ；ｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｓｉｇｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期：２０１１－０５－２３作者简介：孙慕群（１９７２－），女，高级工程师，研究方向为水利水电技术。Ｅ－ｍａｉｌ：３２２７８６７０＠ｑｑ．ｃｏｍ。０引言目前泵站计算机监控系统作为直接面向生产的控制系统，在“设备状态预测和事故分析诊断功能”方面较为欠缺，通常只对水泵机组和主变压器的温度进行简单的趋势分析，并通过事件顺序记录（ＳＯＥ）对各报警信息进行“离散”、“经验性”地分析事故原因，而未能对水泵机组的运行进行智能化状态监测，也未能对故障预测和事故分析诊断进行“自动、快速”定位，因此寻找事故原因相对困难，特别是对于复杂的多起联动、突发事故，甚至找不出真正的事故根源，由于事故处理的低效率，影响了生产和经济效益。水泵机组在线监测与故障诊断技术迅速发展的必然性基于以下２个方面：一方面，随着大、中型泵站的计算机监控系统完善，为实现自动化运行提出了更高的要求。另一方面，以预知维修为代表的维修体制改革所带来的管理现代化，以及所获得的巨大的经济效益和社会效益逐步被人们认识和接受，而设备状态监测与诊断是预知维修的基础。目前泵站行业运行设备的诊断技术的研究和应用在最近几年虽然取得了较大的发展，但是实用的设备状态监测与诊断系统仍处在空白状态。为实现状态检修，应大力发展状态监测技术，广泛实行状态监测。本系统研究的目的是使设备的检修更具有针对性，减少人员的运行维护和巡检劳动强度；对于“不可预见”的突发事件，力求提供快速、准确的事故诊断、定位和决策，在最短时间内诊断出事故根源，助于快速恢复生产。１系统概况１．１系统结构水泵机组在线监测与故障诊断系统采用分层分布全开放式结构，可与泵站任何其他系统交换信息，也可将状态信息传至远程诊断中心。其整体结构如图１所示。１．２系统硬件系统的硬件主要有计算机、Ａ／Ｄ卡、数据采集器、传感器（包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度变送器和压力变送器）、信号线接线端子、传感器前置器、信号调理仪、网卡等。１．３系统软件１．３．１系统数据库水泵机组在线监测与故障诊断系统的数据库接口采用３１１中国农村水利水电·２０１１年第１１期图１系统整体结构图ＯＤＢＣ动态数据链接技术，可以与现阶段流行的多种大型数据库如Ｏｒａｃｌｅ、ＭＳＳＱＬＳｙｂａｓｅ等进行无缝链接；本系统采用的ＭＳＳＱＬ关系数据库查询语言是当前