实时监测离心泵汽蚀的方法与流程

1.本发明涉及离心泵工作状态的监测，尤其是一种为了防止离心泵因汽蚀而损坏的实时监测离心泵汽蚀的方法。


背景技术：

2.离心泵是工业上常用的一种流体输送设备，应用较为广泛。尤其是在石油化工装置中，由于操作条件复杂，工况变化大，离心泵因发生汽蚀造成设备损坏时有发生，甚至发生有毒有害物料泄露，起火爆炸等事故。
3.离心泵所需汽蚀余量（npshr）是离心泵叶轮水利特性决定的，装置汽蚀余量（npsha）是装置的特性，离心泵在npsha＞npshr状态时能稳定工作，在工况变化到npshr≥npsha时即发生汽蚀现象。目前在装置中通常采取人员定时巡检，依靠人工判断设备运行状态。由于定时巡检存在时间间隔，无法及时发现离心泵是否汽蚀。
4.离心泵可以在试验台上进行汽蚀试验，但是较难在实际工作环境中对汽蚀进行监测。尤其是石油化工装置具有流量变化大、工况多、介质成份复杂的特点，要实现汽蚀实时监测，难度较大。现有技术虽有公开一些泵汽蚀监测方法，大部分仅局限于在泵试验台测定泵所需汽蚀余量和测量特性曲线，判定和应用条件较为局限，无法实现在装置运行期间实时监测；还有一些泵汽蚀监测方法，如通过泵出口压力波动监测汽蚀，此方法只有发生严重汽蚀时才能发现，并且无法适应变工况情况，且准确度并不高，无法发现早期汽蚀；还有通过出口压力脉动奇异值通过非线性提升小波理论计算或通过汽蚀小气泡破灭产生超声波进行傅里叶变换计算后发现汽蚀现象的方法，此方法在实验室得到验证，需要较为昂贵的采集器和强大的数据计算设备，在实际工业应用中性价比不高。为此，急待设计一种能简单有效实现离心泵汽蚀实时监测的方法。


技术实现要素：

5.为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种实时监测离心泵汽蚀的方法，使其解决现有离心泵汽蚀较难实时监测，监测准确度不高，造价昂贵，不能早期发现的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
6.一种实时监测离心泵汽蚀的方法，其要点在于该方法包括泵入口压力传感器、泵出口压力传感器、泵体振动传感器、声音传感器、泵驱动机功率传感器，将上述传感器数据进行收集的信号收集器，以及对存储器内存储信息进行处理的汽蚀监测处理器；所述泵入口压力传感器实时监测泵入口压力值，泵出口压力传感器实时监测泵出口压力值，泵体振动传感器实时监测泵体振动值，声音传感器安装于泵壳并实时接收泵内流体的声音频谱，泵驱动机功率传感器实时监测泵驱动机功率值；所述汽蚀检测处理器将所述信号收集器实时收集的泵入口压力值、泵出口压力值进行压差计算得到实时的泵扬程值，汽蚀监测处理器内对应预存储泵入口压力范围值、泵出口压力范围值、泵扬程范围值、汽蚀特征频谱范围值、泵体振动范围值、泵驱动机功率范围值，由汽蚀检测处理器将泵扬程值及所述信号收集
器收集的各值与预存储的对应范围值进行实时比对；当声音传感器采集的声音频谱内的汽蚀特征频谱值达到所述汽蚀特征频谱范围值，且泵扬程值、泵体振动值、泵驱动功率值三者中的至少两者落入对应的范围值时，即表示离心泵出现汽蚀；当采集的声音频谱内的汽蚀特征频谱值达到所述汽蚀特征频谱范围值，且泵扬程值、泵体振动值、泵驱动功率值三者中的至少一者落入对应的范围值时，即表示离心泵出现轻微汽蚀或即将发生汽蚀；反之，离心泵未出现汽蚀。
7.上述方法，通过对泵入口压力值、泵出口压力值、泵体振动值、声音频谱、泵驱动机功率值进行实时监测，并通过汽蚀监测处理器滤波、计算、处理后，实时与内部汽蚀状态下的范围值进行比对，再根据汽蚀特征，利用逻辑判定，准确监测泵的汽蚀状态，避免因汽蚀造成泵设备损坏和事故发生。
8.该方法还包括对信号收集器收集的信号进行实时存储的存储器，即存储器实时存储所述泵入口压力值、泵出口压力值、泵扬程值、泵内流体的声音频谱、泵体振动值及泵驱动机功率值，所述汽蚀监测处理器是将存储器内的实时值与汽蚀监测处理器内预存储的各范围值进行比对。通过该方法，有效存储实时数据，方便问题的勘察。
9.该方法还包括监测泵入口过滤器前压力值的过滤前压力传感器，汽蚀监测处理器内预存储过滤压差范围值，汽蚀监测处理器将过滤前压力传感器监测的过滤器前压力值与所述泵入口压力传感器监测的泵入口压力值两者进行压差计算，并将得到的过滤压差值与汽蚀监测处理器内预存储的过滤压差范围值进行比对，当离心泵出现汽蚀，且过滤压差值大于过滤压差范围值时，则表明离心泵汽蚀由泵入口过滤器堵塞引起。即：当离心泵未出现汽蚀，且过滤压差值大于过滤压差范围值时，则表明离心泵入口过滤器阻塞，应进行清理预防汽蚀发生；当离心泵出现汽蚀，且过滤压差值小于过滤压差范围值时，则表明离心泵汽蚀不是由泵入口过滤器堵塞引起的，从而实现实时监测判断引起汽蚀的原因。
10.该实时监测离心泵汽蚀的方法中，所述汽蚀监测处理器将声音传感器监测的声音频谱的汽蚀特征频谱值和所述泵体振动传感器实时监测的泵体振动值两者与汽蚀监测处理器内预存储的汽蚀特征频谱范围值和泵体振动范围值进行比对，当泵体振动值和汽蚀特征频谱值两者的变化趋势为接近所述泵体振动范围值和汽蚀特征频谱范围值的极值时，则提前视为所采集的汽蚀特征频谱值和泵体振动值落入对应的汽蚀特征频谱范围值和泵体振动范围值，即提前预警离心泵发生汽蚀。
11.该实时监测离心泵汽蚀的方法中，所述汽蚀监测处理器外接人机交互界面和报警器。通过人机交互界面实时查看、查询各传感器工作状态和泵汽蚀监测状态，并配合报警器及时发出警报，以方便及时发现并处理问题。
12.本发明能可靠实现对离心泵汽蚀实时监测，且监测准确度较高，有效避免了漏测和误测，适合作为各类泵设备汽蚀监测的方法使用，或同类监测方法的改进。
附图说明
13.图1是本发明的系统组成示意图。
14.图2是本发明的逻辑控制示意图。
15.图中序号及名称为：1、泵入口压力传感器，2、泵出口压力传感器，3、泵体振动传感器，4、声音传感器，5、驱动机功率传感器，6、信号收集器，7、汽蚀监测处理器，8、过滤前压力
传感器，9、存储器，10、人机交互界面，11、报警器。
具体实施方式
16.现结合附图，对本发明作进一步描述。
17.如图1、图2所示，该实时监测离心泵汽蚀的系统包括实时监测泵入口压力值的泵入口压力传感器1、实时监测泵出口压力值的泵出口压力传感器2、实时监测泵体振动值的泵体振动传感器3、安装于泵壳实时采集泵内流体声音频谱的声音传感器4、实时监测泵驱动机功率值的泵驱动机功率传感器5、实时监测泵入口过滤器前压力值的过滤前压力传感器8，将上述传感器数据进行收集的信号收集器6，对信号收集器收集的信号进行实时存储的存储器9，以及将存储器内存储信息进行处理的汽蚀监测处理器7，汽蚀监测处理器外接人机交互界面10和报警器11。汽蚀监测处理器将信号收集器实时收集的泵入口压力值、泵出口压力值进行压差计算得到实时的泵扬程值，将实时收集的过滤前压力值与泵入口压力值进行压差计算得到实时的过滤压差值，泵扬程值、过滤压差值和信号收集器收集的泵入口压力值、泵出口压力值、泵体振动值、声音频谱、泵驱动机功率值均实时存入存储器内。上述汽蚀监测处理器将存储器的上述各值与汽蚀监测处理器内对应预存储的泵入口压力范围值、泵出口压力范围值、泵扬程范围值、汽蚀特征频谱范围值、泵体振动范围值、泵驱动机功率范围值、过滤压差范围值进行实时比对，当采集的声音频谱内的汽蚀特征频谱值达到汽蚀特征频谱范围值，且泵扬程值、泵体振动值、泵驱动功率值三者中的至少两者落入对应的范围值时，即表示离心泵出现汽蚀；当采集的声音频谱内的汽蚀特征频谱值达到汽蚀特征频谱范围值，且泵扬程值、泵体振动值、泵驱动功率值三者中的至少一者落入对应的范围值时，即表示离心泵出现轻微汽蚀或即将发生汽蚀；反之，离心泵未出现汽蚀。当离心泵出现汽蚀，且上述过滤压差值大于过滤压差范围值时，则表明离心泵汽蚀由泵入口过滤器堵塞引起。
18.为了能实现汽蚀检测的预警，上述汽蚀监测处理器7对泵体振动传感器3、声音传感器4实时监测的泵体振动值和声音频谱的特征频谱值与汽蚀监测处理器内预存储的汽蚀特征频谱范围值和泵体振动范围值进行比对，当泵体振动值和汽蚀特征频谱值两者的变化趋势为接近所述泵体振动范围值和汽蚀特征频谱范围值的极值时，则提前视为所采集的汽蚀特征频谱值和泵体振动值落入对应的汽蚀特征频谱范围值和泵体振动范围值，即提前预警离心泵发生汽蚀。该方法，实质上是一种预判方法，即利用泵壳声音或泵体振动的波形频谱变化的异常状态，预先发现早期轻微汽蚀，从而在泵汽蚀发生之前预警，达到实时监测离心泵工作状态，避免汽蚀的发生。
19.以上内容旨在说明本发明的技术手段，并非限制本发明的技术范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的替换或改进，亦落入本发明权利要求的保护范围之内。