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专利号: 2023116473998
申请人: 诺沃机械南通有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液体变容式机械;液体泵或弹性流体泵
更新日期:2025-03-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大数据的水泵故障预测系统,其特征在于:包括:

声波信息采集模块:用于对目标水泵运行时的声波进行采集,得到目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息;

声波安全系数分析模块:用于根据目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息,分析目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数;

第一级别安全预测模块:用于通过目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数,对目标水泵运行时的第一级别安全状态进行评估预测;

运行信息检测模块:用于检测获取目标水泵的运行信息;

第二级别安全预测模块:用于通过目标水泵的运行信息,对目标水泵运行时的第二级别安全状态进行评估预测;

综合安全分析预测模块:用于根据目标水泵运行时的第一级别安全状态和目标水泵运行时的第二级别安全状态对目标水泵的运行安全进行综合预测;

数据库:用于存储水泵各流速对应的目标水泵运行时的标准声波信息,存储目标水泵各流速对应的标准电机温度、标准电流平均值和电流变化率;

声波信息采集模块与声波安全系数分析模块连接,声波安全系数分析模块与第一级别安全预测模块和数据库连接,第一级别安全预测模块与综合安全分析预测模块连接,运行信息检测模块与第二级别安全预测模块连接,第二级别安全预测模块与综合安全分析预测模块和数据库连接;

所述声波信息采集模块的具体实施方式如下:

按照预设的时间间隔将目标水泵的运行时间划分为各运行子阶段;

根据预设在目标水泵内部的声谱仪实时采集并绘制目标水泵运行时的声音频谱图;

通过对水泵运行时的声音频谱图进行分析,得到目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息,包括频率、振幅和谐波,将目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息中频率、振幅和谐波分别标记为ai、fi、ji,i=1,2,...k,i表示为按照时间顺序排列的各运行子阶段尾端点编号;

所述运行信息检测模块的具体实施方式如下:

通过在目标水泵内预设的检测装置进行实时检测,获得目标水泵在各运行子阶段的运行信息,包括目标水泵在各运行子阶段的运行电流信息和电机温度Ti,运行电流信息为平均电流值和对应的电流变化率pi;

所述声波安全系数分析模块的具体实施方式如下:

通过预设在目标水泵中的流速流量计,实时采集目标水泵的流速,并记录为v;

建立数据库与声波安全系数分析模块的数据提取关系,提取数据库中存储的水泵各流速对应的目标水泵运行时的标准声波信息,并根据目标水泵的流速v,筛选获得目标水泵运行时对应的标准声波信息,包括标准频率a′、标准振幅f′和标准谐波j′;

将目标水泵运行时对应的标准频率a′、标准振幅f′和标准谐波j′和目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息中频率ai、振幅fi和谐波ji代入公式得到目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波安全系数Si,记为目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数Si,其中α表示为预设的声波频率影响因子,β表示为预设的声波振幅影响因子,χ表示为预设的谐波生成因子,δ表示为预设的谐波权重系数,ε表示为预设的安全系数影响因子;

所述第一级别安全预测模块中目标水泵的第一级别安全预测系数分析的具体实施方式如下:通过对目标水泵在各运行子阶段的声音频谱图进行分析筛选,统计目标水泵在各运行子阶段的声音频谱图中的异常频率次数和异常振幅次数,并将标记为目标水泵在各运行子阶段的声音频谱图中的异常频率次数和异常振幅次数mi、ni;

将目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数Si和目标水泵在各运行子阶段的声音频谱图中的异常频率次数mi和异常振幅次数ni带入公式得到目标水泵下一时间间隔的第一级别安全预测系数Q1,记为目标水泵的第一级别安全预测系数Q1,其中表示为预设的安全权重因子,λ表示为预设的第一级别安全预测影响因子;

所述第二级别安全预测模块中目标水泵的第二级别安全预测系数的具体实施方式如下:建立数据库与第二级别安全预测模块的数据提取关系,提取数据库中存储的目标水泵各流速对应的标准电机温度、标准电流平均值和电流变化率,通过目标水泵的流速v,筛选获得目标水泵的标准电机温度Ti′,标准电流平均值和标准电流变化率pi′;

将目标水泵在各运行子阶段中的电机温度Ti、各运行子阶段的平均电流值和电流变化率pi与对应的标准电机温度Ti′,标准电流平均值和标准电流变化率pi′带入公式,

得到目标水泵下一时间间隔的第二级别安全预测系数Q2,记为目标水泵的第二级别安全预测系数Q2,其中表示为预设的电机温度影响因子,θ表示为预设的电流影响因子,ζ表示为预设的第二级别安全影响因子;

所述综合安全分析预测模块的具体实施方式如下:

将目标水泵的第二级别安全预测系数Q2和目标水泵的第一级别安全预测系数Q1带入公式得到目标水泵的综合预测系数Q0,其中ξ表示为预设的安全系数偏移因子,μ表示为预设的综合预测系数影响因子;

将目标水泵的综合预测系数Q0与预设的目标水泵的标准综合预测系数进行对比分析,若目标水泵的综合预测系数Q0小于预设的目标水泵的标准综合预测系数,说明下一时间间隔的目标水泵运行综合预测安全,若目标水泵的综合预测系数Q0大于预设的目标水泵的标准综合预测系数,说明下一时间间隔的目标水泵运行综合预测危险,发出预警指令至控制中心,并将预测结果和相应数据传输至共享数据库中;

所述第二级别安全预测模块中下一时间间隔的目标水泵运行第二级别安全预测的具体实施方式如下:将目标水泵的第二级别安全预测系数与预设的目标水泵的标准第二级别安全预测系数进行对比分析,若目标水泵的第二级别安全预测系数小于预设的目标水泵的标准第二级别安全预测系数,说明下一时间间隔的目标水泵运行第二级别预测安全,若目标水泵的第二级别安全预测系数大于预设的目标水泵的标准第二级别安全预测系数,则说明下一时间间隔的目标水泵运行第二级别预测危险,发出预警指令至控制中心,并将预测结果和相应数据传输至共享数据库中。

2.一种根据权利要求1任一项所述的基于大数据的水泵故障预测系统的预测方法,其特征在于,包括以下步骤;

通过对目标水泵运行时的声波进行采集,得到目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息;

根据目标水泵在各运行子阶段尾端点的声波信息,分析目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数;

通过目标水泵在各运行子阶段的声波安全系数,对目标水泵运行时的第一级别安全状态进行评估预测;

检测获取目标水泵的运行信息;

通过目标水泵的运行信息,对目标水泵运行时的第二级别安全状态进行评估预测;

根据目标水泵运行时的第一级别安全状态和目标水泵运行时的第二级别安全状态对目标水泵的运行安全进行综合预测。