王耨泵站機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

魏 艦,鄭振磊,陳美英

（山東省膠東調(diào)水工程昌邑管理站,山東 昌邑 261300）

對(duì)于大型泵站而言，設(shè)備運(yùn)行的效率和良好運(yùn)行狀態(tài)是安全生產(chǎn)的前提，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和減少安全隱患具有非常重要的實(shí)際意義。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)水泵和機(jī)組的監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況的變化趨勢(shì)，從而有效的進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。筆者結(jié)合自身實(shí)際工作，以膠東調(diào)水工程王耨泵站水泵機(jī)組作為研究對(duì)象，通過(guò)建立機(jī)泵運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，對(duì)其應(yīng)用加以分析。

1 診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

王耨泵站作為本系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象，不僅要考慮王耨泵站8臺(tái)機(jī)組的集中監(jiān)控和綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)也要考慮到將來(lái)后續(xù)其他泵站的機(jī)泵的監(jiān)控以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和管理問(wèn)題。

本系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制中心服務(wù)器、本地瀏覽器、信號(hào)采集器以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。

1.2 系統(tǒng)服務(wù)器的相關(guān)功能

系統(tǒng)服務(wù)器兼有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB發(fā)布服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器3大類(lèi)功能，在網(wǎng)內(nèi)凡經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)均可進(jìn)行全功能瀏覽，與瀏覽計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)。在服務(wù)器被賦予外部固定IP地址的條件下，授權(quán)用戶(hù)可在INTERNET網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行全功能瀏覽。集團(tuán)中心地設(shè)有值班故障診斷，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)∕無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行診斷服務(wù)。

1.3 狀態(tài)參數(shù)的提取

所有反映機(jī)組狀態(tài)的參數(shù)（振動(dòng)、流量、壓力、轉(zhuǎn)速等）均通過(guò)ICS3000智能數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集和通過(guò)opc提取。所有模擬信號(hào)在ICS3000中經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)預(yù)處理后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 主要傳感器的布設(shè)和作用

針對(duì)王耨泵站的混流式水泵，本系統(tǒng)每臺(tái)水泵布設(shè)9個(gè)振動(dòng)加速度傳感器、1個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器、3個(gè)動(dòng)態(tài)電流互感器和5個(gè)溫度傳感器，同時(shí)使用交換器用于與工業(yè)數(shù)據(jù)通訊以及與ICS3000采集器形成互聯(lián)結(jié)構(gòu)。

振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn)主要用于檢測(cè)電機(jī)自由端水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)、電機(jī)輸出端水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)和軸向振動(dòng)、水泵輸入端水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)、水泵輸出端水平與垂直振動(dòng)。

轉(zhuǎn)速傳感器安裝在轉(zhuǎn)子外側(cè)，用于采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而判斷轉(zhuǎn)子是否存在故障與安全隱患。

每臺(tái)泵安裝3個(gè)動(dòng)態(tài)電流測(cè)點(diǎn)，用于電機(jī)的電氣故障評(píng)判。

溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)電機(jī)自由端溫度、電機(jī)輸出端溫度、水泵輸入端溫度以及環(huán)境溫度。

3 診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首先完善故障診斷知識(shí)庫(kù)，完善故障診斷功能，系統(tǒng)將自動(dòng)故障診斷和手動(dòng)故障記錄結(jié)合起來(lái)，完善故障履歷的管理，詳細(xì)記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的各類(lèi)故障信息。

結(jié)合振動(dòng)、電氣量等采用全信息融合的思想綜合診斷大型水泵的各類(lèi)故障，形成一套完整故障診斷規(guī)則。通過(guò)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)與設(shè)定值的比較，日常運(yùn)行中的設(shè)備報(bào)警情況對(duì)是否存在故障進(jìn)行判定。

3.2 相關(guān)參數(shù)評(píng)價(jià)

系統(tǒng)采了基于權(quán)值系數(shù)綜合評(píng)價(jià)邏輯：

（1）振動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)論（V），隨設(shè)備技術(shù)狀況變化而變。四個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為：V1、V2、V3、V4，選擇振動(dòng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)值參與評(píng)估。設(shè)定三個(gè)等級(jí):V=1，V=2，V=3。

對(duì)振動(dòng)評(píng)價(jià)，增加權(quán)重系數(shù) ，初步定為1。

（2）溫度評(píng)價(jià)結(jié)論（T），隨工況、環(huán)境和設(shè)備技術(shù)狀況變化而變。對(duì)于每個(gè)溫度均有二個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為：Tp1、Tp2，選最大值參與評(píng)估。分區(qū)段設(shè)定等級(jí):T=1，T=2，T=3。

對(duì)溫度評(píng)價(jià)，增加權(quán)重系數(shù)WT，初步定為0.8。

（3）電氣評(píng)價(jià)結(jié)論（C），隨設(shè)備技術(shù)狀況變化而變。選擇監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)值參與評(píng)估。設(shè)定三個(gè)等級(jí):C=1，C=2，C=3。對(duì)電氣評(píng)價(jià)，增加權(quán)重系數(shù)WC，初步定為0.8。

（4）功率評(píng)價(jià)結(jié)論（P），隨設(shè)備技術(shù)狀況變化。設(shè)3個(gè)等級(jí)：R=1,R=2,R=3。

對(duì)電氣評(píng)價(jià)，增加權(quán)重系數(shù)WP，初步定為0.3。

設(shè)備總體評(píng)價(jià)結(jié)果按照總評(píng)值V多處的范圍進(jìn)行評(píng)定。

3.3 趨勢(shì)預(yù)測(cè)

診斷系統(tǒng)可以根據(jù)報(bào)警歷史記錄與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備存在的安全隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)。這樣可以讓工作人員更好的了解設(shè)備運(yùn)行情況以及存在的安全隱患，從而更直接的對(duì)設(shè)備未來(lái)一段時(shí)間的運(yùn)行情況、可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)與消除，更好的保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.4 報(bào)警歷史記錄查詢(xún)功能應(yīng)用

為了對(duì)出現(xiàn)的異常報(bào)警情況進(jìn)行對(duì)比分析，軟件上可以根據(jù)通道和時(shí)間等參數(shù)條件進(jìn)行報(bào)警及歷史記錄查詢(xún)，以報(bào)表方式顯示設(shè)備選定的測(cè)點(diǎn)報(bào)警狀態(tài)的對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的變化情況。

針對(duì)每臺(tái)機(jī)組的上、下兩個(gè)油箱分別進(jìn)行管理，通過(guò)倒計(jì)時(shí)的功能，自動(dòng)地將下次潤(rùn)滑油的補(bǔ)充添加時(shí)間直觀地顯示出來(lái)，對(duì)于事先設(shè)定的潤(rùn)滑油警戒時(shí)間也可以直觀地顯示出來(lái)，并將通過(guò)醒目的方式加以提示，比如彈出對(duì)話框，改變狀態(tài)欄的顏色等。

3.5 移動(dòng)頁(yè)面和短信報(bào)警功能應(yīng)用

為了讓各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)備監(jiān)控人員隨時(shí)隨地的了解各個(gè)機(jī)組的運(yùn)行情況，并突破時(shí)空的約束限制，移動(dòng)網(wǎng)頁(yè)和短信報(bào)警采用全新的視覺(jué)設(shè)計(jì)和功能增強(qiáng)，使得設(shè)備的監(jiān)控和管理功能隨時(shí)隨地進(jìn)行，克服網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷或者短信發(fā)送路徑中斷時(shí)造成異常報(bào)警出現(xiàn)漏報(bào)的情形。另一方面，也方便設(shè)備管理人員及時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)，包括正常的和正在劣化尚未報(bào)警的。

3.6 聲音報(bào)警和彈出式設(shè)備狀態(tài)提醒功能應(yīng)用

為了防止監(jiān)控人員長(zhǎng)期緊盯屏幕造成視覺(jué)疲勞，對(duì)出現(xiàn)的異常不能靈敏發(fā)現(xiàn)。軟件上采用聲音報(bào)警和彈出式設(shè)備狀態(tài)提醒，形象化方式告知設(shè)備狀態(tài)的最新變化?？稍O(shè)定其顯示時(shí)間，如10秒后自動(dòng)隱藏，待下次狀態(tài)變化后重新彈出，彈出式窗口帶超鏈接，直接鏈接到指定機(jī)組。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在王耨泵站的運(yùn)用，起到了很好的效果。值班人員可以更直觀的了解各設(shè)備的運(yùn)行情況，擺脫了之前一直盯著電腦，查詢(xún)故障報(bào)警帶來(lái)的疲勞。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)也可以隨時(shí)隨地的了解到設(shè)備的運(yùn)行情況和存在的安全隱患，從而及時(shí)的對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修與維護(hù)，避免了事故的發(fā)生。同時(shí)，檔案管理更加方便，可以實(shí)時(shí)查詢(xún)機(jī)組運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，減少了之前手抄筆寫(xiě)帶來(lái)的繁重工作量，從而有更多的時(shí)間來(lái)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行分析與維護(hù)。

系統(tǒng)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)功能能夠讓工作人員更好的掌握設(shè)備可能存在的安全隱患并能夠及時(shí)的解決，從而提高了工作與生產(chǎn)效率，保證了泵站各設(shè)備安全良好的運(yùn)行。