[发明专利]基于无传感器监测技术的离心泵叶轮破损诊断方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于无传感器监测技术的离心泵叶轮破损诊断方法及装置，采集离心泵驱动电机的瞬态电流信号，利用循环平稳理论对电流信号时频联合分析，提取出离心泵运行特征分量，从而判断是否发生叶轮破损。本发明通过测量分析离心泵驱动电机电流信号，不必接近运行设备即可实现离心泵的运行状态监测，装置安装使用方便灵活、安装成本低，同时离心泵的运行特征信息可以实时反映在电流信号中，信息集成度高，测量可靠性高；采用奇异值分解剔除瞬态电流中的工频分量，减少其对电流信号的调制影响，信号处理基于循环平稳理论，分析结果更加准确、可靠。

技术领域

本发明涉及流体机械测试方法及其装置，特别是一种离心泵叶轮破损诊断方法及其装置。

背景技术

离心泵广泛应用于工业领域。高温、高压、高转速等严重工况下长时间运转，或工作点的不合理和维修故障，容易使离心泵发生机械故障，降低了离心泵的性能，增加了能耗。在机械故障中，叶轮裂纹较为常见。叶轮裂纹可能是由于流体或固体颗粒在流体中的腐蚀造成的，这种裂纹可能会破坏离心泵的转动平衡，从而降低运行稳定性。因此，需要对离心泵的运行状态进行监控以保证运行的效率和可靠性。

无传感器监测技术可以用于离心泵工况监测。该技术将驱动泵运行的异步电机作为转矩传感器，通过分析电机定子电流信号的时频特征，来提取泵运行状态特征，实现工况监测。该技术可大大降低传统监测方法的成本，简化安装并提高监测结果的准确性和可靠性。

一种转动叶片故障间接诊断技术(国别：中国，公开号：101592590A，公开日期：2009-12-02)、随机共振的离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障检测方法(国别：中国，公开号：104165925A，公开日期：2014-11-26)、离心式压缩机半开式叶轮裂纹故障识别方法(国别：中国，公开号：104236871A，公开日期：2014-12-24)，均公开了利用传感器获取叶轮运行状态信号，但存在以下缺点：传感器安装需要接近待检测设备，安装成本高，操作复杂；传感器信号传递路径多，抗干扰能力较差，可靠性不高；检测装置工作环境差，维护成本较高。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于无传感器监测技术的离心泵叶轮破损诊断方法，提高监测结果的准确性，本发明的另一目是提供实现这种方法的装置。

技术方案：一种基于无传感器监测技术的离心泵叶轮破损诊断方法，对于实际工况、设计工况下运行的离心泵驱动电机，按以下步骤计算出各自相关参数并进行比较：

步骤1，采集驱动电机的瞬态电流信号，并转化成电压信号，用于分析计算；

步骤2，对所采集的瞬态电流信号进行分析，利用奇异值分解剔除瞬态电流中的工频分量；

步骤3，对所采集的瞬态电流信号基于循环平稳理论进行分析，计算出循环自相关函数R_x(τ，α)，以及循环自相关函数R_x(τ，α)切片分量的标准差；

步骤4，比较实际工况下的标准差σ、设计工况下的标准差σ₀，当σ＞(1.05～1.10)σ₀时表示离心泵偏离设计工况运行，反之表示离心泵在设计工况点附近运行，则需进一步计算分析其运行状态；

步骤5，提取出叶片通过频率α₁处切片分量R_x(τ，α₁)，并作Fourier变换以获得主频分量幅值，比较实际工况下的主频分量幅值A₁、设计工况下无故障正常运行时的主频分量幅值当时表示叶轮发生破损，反之表示叶轮正常；再提取瞬态电流信号中N(N≤6)整数倍叶片通过频率对应的循环切片谱用于分析，以判断叶轮破损数目。

进一步的，步骤2具体为：