[发明专利]一种隔膜泵单向阀实时故障检测方法及系统

说明书

本发明公开一种隔膜泵单向阀实时故障检测方法及系统，应用于机械故障诊断技术领域，通过将振动加速度传感器安装于隔膜泵单向阀的阀室壳体上端；利用振动加速度信号提取隔膜泵单向阀的故障特征信息，将复杂的单向阀故障多源信息简单化，提升了故障检测的效率；同时，提出了利用振动信号波形衰减量、离散度和能量多指标综合判定的方法，减少了检测结果由于单一指标误判而导致最终结果误判的概率，提升了隔膜泵单向阀故障检测准确率。此外，本发明所提方法还可在一定程度上降低企业的运营经济成本。

技术领域

本发明属于机械故障诊断技术领域，特别涉及一种隔膜泵单向阀实时故障检测技术。

背景技术

隔膜泵是用于输送固体和液体两相介质的设备，它在往复式活塞泵的基础上增加隔膜室演变而来，从而实现了输送介质与活塞的隔离。隔膜泵既具有活塞泵输送距离远、介质高浓度、环境高温度等特点，也具有隔膜泵本身耐腐蚀、效率高、易维修等优点，使其广泛应用于石油、化工、冶金等运输领域。

单向阀是隔膜泵的重要组成部分，在运输矿浆的过程中起到了至关重要的作用。由于矿浆中固体颗粒的磨擦作用，泵组的进、出口单向阀工作一段时间之后势必产生磨损，同时引起隔膜泵异常冲击振动。其损坏形式主要有密封橡胶套磨损，阀芯磨损，阀座磨损，阀芯及阀座共同磨损等。一旦进、出口单向阀产生磨损，必须马上更换，否则磨损程度将在极较短的时间内迅速增加，直至伤及阀室，一旦阀室受损，将会产生重大经济损失，甚至可能造成重大安全事故。为避免由于单向阀受损未及时发现而造成阀室损坏，在管道公司的日常运作中，常人为设定单向阀的有效工作时间为T小时(大约1000小时左右)，达到T小时以后无论单向阀是否正常一律更换。但是，由于产品一致性问题，存在着两种情况：(1)有的单向阀的工作时间未达到T小时就不能正常工作了；(2)有的达到T小时仍然可以继续正常工作。单向阀在失效以后可能会造成阀体/阀室的更大程度的破坏，因此及时更换单向阀非常重要。当出现第(1)中情况时，目前主要依靠工作人员通过单向阀发出的声音，再结合自身经验判断单向阀是否正常，造成工作人员的工作量增加，同时，由于每个人的个体主观性，容易出现误判或漏判的情况；当出现第(2)种情况时，更换单向阀会造成企业巨大的资源和经济浪费。由此可见，更换单向阀的时机问题困扰着工作人员以及直接影响着企业的经济成本，因此，开展单向阀状态监测并及时进行故障检测具有重要的理论与现实意义。

现有技术中，例如马军、吴建德、王晓东、姜迪、冷婷婷等人的发明专利“一种隔膜泵单向阀多元信息采集装置及安装方法(CN 105673473A)”，其主要解决了隔膜泵单向阀多元信息的采集、传输及存储问题，同时提供了装置的安装参考，但是并未涉及隔膜泵单向阀的故障检测方法；吴建德、张忠云、王晓东、马军、范玉刚等人的发明专利“一种应用于隔膜泵单向阀故障检测的声发射信号采集装置(CN 204646622U)”，其主要提出了一种针对隔膜泵单向阀的噪声采集装置用于提供声音检测信息，但是由于隔膜泵单向阀的工作环境背景噪声较大，并且存在其它设备的辐射噪声干扰，导致采集的声音信号复杂，可利用率不高；冯斌的发明专利“隔膜泵单向阀阀橡胶磨损故障报警装置(CN 203035522U)”，其提出一种内含传感器的单向阀，当阀橡胶磨损到一定程度时即进行故障报警，由于该单向阀内部集成了传感器，使其制造成本高，并且为一次性使用，难以广泛推广。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出了一种隔膜泵单向阀实时故障检测方法及系统，利用单向阀工作过程中的振动信息进行故障特征提取，在此基础上通过多指标综合评判进行单向阀故障实时诊断。

本发明采用的技术方案是：一种隔膜泵单向阀实时故障检测方法，包括：

S1、通过振动加速度传感器对单向阀故障特征进行提取，所述单向阀故障特征包括：单向阀振动冲击程度、单向阀振动持续程度以及单向阀振动能量值；

S2、对步骤S1提取的故障特征进行分类，具体为：通过对单向阀振动冲击程度、单向阀振动持续程度以及单向阀振动能量值预设各自对应的限值；将故障状态分为：正常状态、预警状态以及报警状态；