风机运行与故障安全监控系统的制作方法

1.本发明涉及风机故障安全监控技术领域，具体涉及风机运行与故障安全监控系统。


背景技术：

2.风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体，给予气体能量的机械，是机械热端最关键机械设备之一，虽然风机的故障类型繁多，原因也很复杂，但根据经验实际运行中风机故障较多的是，轴承振动、轴承温度高、运行时异响等；通常外在表现体现为风机出现振动，但是风机的振动可能出现的原因多种多样，像比如叶片的非工作面积带来的风机振动，或者叶片磨损引起的风机振动，风道系统振动导致的等等等等，多种多样的原因；
3.但是，针对风机振动这个问题如何进行检测，这类过程较为繁杂，如何确定风机振动的大概原因，公开号为cn207867678u的专利提供了一种在线风机故障检测的风机控制报警系统，包括中心处理器，智能监控终端、液晶显示装置和报警装置，所述的智能监控终端、报警装置均与中心处理器，所述的中心处理器上还连接有故障检测装置，所述的故障检测装置包括采集模块、处理模块和通信模块，所述的处理模块为风机控制器，所述的采集模块、通信模块均与风机控制器相连，所述的通信模块上设有发送模块，所述的中心处理器上设有接收模块，所述的发送模块与接收模块无线连接。本实用新型在实验过程中，系统控制精确、制作成本较低，可以有效地避免风机运行过程中出现的过流或过热烧坏风机的现象，提高抽风力度和风机使用寿命。
4.针对于此，该申请提供的方案可以对部分风机的情况进行检测，现有技术中也存在了若干关于风机故障安全监控的方法，但是如果进行故障快速分析，便于缩小风机故障的检测范围，缺乏一种合理方案；
5.基于此，本技术提供一种解决方案；


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供风机运行与故障安全监控系统；
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.风机运行与故障安全监控系统，包括：
9.前向分析单元：其根据风机的振幅和振动分贝值进行异常分析，若风机振动异常，则绘制时间-振幅曲线作为样本曲线；
10.惯性模拟单元：其对各种原因导致的风机振动进行模拟，并分别获取每一原因对应的时间-振幅曲线，作为比对曲线；
11.数据规划单元：其根据比对规则将比对曲线、样本曲线分别进行划分，获得若干比对曲线段、样本曲线段；
12.惯性积累单元：其结合若干比对曲线段及样本曲线段进行异常原因分析。
13.进一步地，还包括振动检测单元，其用于检测风机的振动，获取到风机的实时振
幅，并将实时振幅传输到前向分析单元；所述振动检测单元还用于实时检测风机运行时产生的声波，并实时获取到风机产生的振动分贝值，将其标记为周测分值，振动检测单元用于将周测分值传输到前向分析单元。
14.进一步地，所述前向分析单元根据风机的振幅和振动分贝值进行异常分析时执行以下算法：
15.步骤一：前向分析单元每间隔预设时间t1获取一次周测分值，得到周测分值组zi，i＝1、2、3、...、n；此处t1为预设数值；
16.步骤二：之后利用公式z
n-z
n-1
计算得到实差值，之后再利用公式z
n-1-z
n-2
计算得到延差值，再利用公式z
n-z
n-2
计算得到实隔值；
17.步骤三：利用公式计算判定值，具体为：判定值＝实隔值*(实差值+延差值)；
18.步骤四：当判定值大于零时，产生异动信号；
19.步骤五：在产生异动信号时，前向分析单元从振动检测单元调取到当下及前t2时间传输过来的实时振幅；其中t2为预设值；
20.步骤六：之后每间隔t1/2的时间获取一次振幅，将振幅分别标记为qj，j＝1、2、3、...、m；
21.步骤七：若振幅增长异常，则风机振动异常，并绘制时间-振幅曲线。
22.进一步地，振幅增长异常的判定方式为：
23.调取距离此刻之前的t1+t2时间段内的振幅并计算对应的振幅均值，标记为前振幅均值qq；
24.获取振幅均值ql，振幅均值
25.计算振幅涨值，
26.若振幅涨值大于预设值x1，则判定为风机振动异常。
27.进一步地，时间-振幅曲线的时间坐标从距离当下的之前的t1+t2时间起、至当下时间止，时间上相邻的两个振幅数值用直线段连接，并以所述直线段的斜率表示振幅的增长率。
28.进一步地，所述数据规划单元根据比对规则将比对曲线、样本曲线分别进行划分的方法为：
29.比对曲线的划分：
30.任选一比对曲线；
31.以振幅涨值大于预设值x1的时间点，作为比对异常点；
32.将比对异常点至向前推t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以比对异常点至向前推2t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以比对异常点至向前推3t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段
…
以此类推，共获取k个比对曲线段；
33.样本曲线的划分：
34.以振幅涨值大于预设值x1的时间点，作为样本异常点；
35.将样本异常点至向前推t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以样本异常点至向前推2t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以样本异常点至向前推3t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段
…
以此类推，共获取k个样本曲线段。
36.进一步地，所述惯性积累单元结合若干比对曲线段及样本曲线段进行异常原因分析的步骤为：
37.获取k个样本曲线段对应的斜率，分别标记为yf,f＝1、2、3、
…
、k；
38.任选一比对曲线t，获取比对曲线t的k个比对曲线段对应的斜率，分别标记为bft；
39.任选一样本曲线段对应的斜率yk与比对曲线相应的比对曲线段斜率bkt进行比对，获取斜率相似度sft；sft＝yf-bft；
40.获取样本曲线段两个端点对应的振幅值，分别标记为样本初始值、样本高值；
41.获取比对曲线段两个端点对应的振幅值，分别标记为比对初始值、比对高值；
42.计算段对比相似度：对比相似度xsft＝sft+样本初始值-比对初始值+样本高值-比对高值；
43.计算曲线相似度：
44.曲线相似度xst＝0.563*xs1t+0.437*(xs2t+
…
+xskt)
45.若曲线相似度小于预设值，则样本曲线对应的异常原因与比对曲线对应的异常原因相同。
46.进一步地，若曲线相似度小于预设值的比对曲线数量大于1个，则样本曲线对应的异常原因与曲线相似度最小的比对曲线对应的异常原因相同。
47.本发明的有益效果：
48.本发明通过前向分析单元根据风机的振幅和振动分贝值进行异常分析，若风机振动异常，则绘制时间-振幅曲线作为样本曲线；之后利用惯性模拟单元对各种原因导致的风机振动进行模拟，并分别获取每一原因对应的时间-振幅曲线，作为比对曲线；
49.最后利用数据规划单元根据比对规则将比对曲线、样本曲线分别进行划分，获得若干比对曲线段、样本曲线段；通过惯性积累单元结合若干比对曲线段及样本曲线段进行异常原因分析；本发明能够基于风机外在表现的数据，与预先惯性积累得到的异常资料库进行比对分析，对异常情况进行排查筛选，便于维修人员进行细致性维修。
附图说明
50.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
51.图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
53.请参阅图1所示，本发明为风机运行与故障安全监控系统，其具体包括：
54.振动检测单元，用于检测风机的振动，获取到风机的实时振幅，并将实时振幅传输
到前向分析单元；振动检测单元还用于实时检测风机运行时产生的声波，并实时获取到风机产生的分贝值，将其标记为周测分值，振动检测单元用于将周测分值传输到前向分析单元；
55.前向分析单元接收振动检测单元传输的实时振幅和周测分值，并进行异常分析，异常分析具体方式为：
56.步骤一：获取到实时的周测分值，每间隔t1时间获取一次，得到周测分值组zi，i＝1...n；此处t1为预设数值，具体取值可设置为十秒或者更多；
57.步骤二：之后利用公式zn-zn-1计算得到实差值，之后再利用公式zn-1-zn-2计算得到延差值，再利用公式zn-zn-2计算得到实隔值；
58.步骤三：利用公式计算判定值，具体为：判定值＝实隔值*(实差值+延差值)；
59.步骤四：当判定值大于零时，产生异动信号；
60.步骤五：在产生异动信号时，会调取到当下及前t2时间传输过来的实时振幅；
61.步骤六：之后每间隔t1/2的时间获取一次振幅，将振幅分别标记为qj，j＝1、2、3、...、m；
62.步骤七：若振幅增长异常，则风机振动异常，并绘制时间-振幅曲线；振幅增长异常的判定方式为：
63.调取距离此刻之前的t1+t2时间段内的振幅并计算对应的振幅均值，标记为前振幅均值qq；
64.获取振幅均值ql，振幅均值
65.计算振幅涨值，
66.若振幅涨值大于预设值x1，则判定为风机振动异常；
67.时间-振幅曲线的时间坐标从距离当下的之前的t1+t2时间起、至当下时间止，时间上相邻的两个振幅数值用直线段连接，并以所述直线段的斜率表示振幅的增长率；
68.还包括惯性模拟单元，所述惯性模拟单元用于对各种原因导致的风机振动进行模拟，并分别获取每一原因对应的时间-振幅曲线，作为比对曲线；
69.数据规划单元：其根据比对规则将比对曲线、样本曲线分别进行划分，获得若干比对曲线段、样本曲线段；具体为：
70.比对曲线的划分：
71.任选一比对曲线；
72.以振幅涨值大于预设值x1的时间点，作为比对异常点；
73.将比对异常点至向前推t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以比对异常点至向前推2t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以比对异常点至向前推3t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段
…
以此类推，共获取k个比对曲线段；
74.样本曲线的划分：
75.以振幅涨值大于预设值x1的时间点，作为样本异常点；
76.将样本异常点至向前推t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以样本异常点至向前推2t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段、再以样本异常点至向前推3t3时间内的比对曲线作为一段比对曲线段
…
以此类推，共获取k个样本曲线段。
77.惯性积累单元：其结合若干比对曲线段及样本曲线段进行异常原因分析，具体方式为：
78.获取k个样本曲线段对应的斜率，分别标记为yf,f＝1、2、3、
…
、k；
79.任选一比对曲线t，获取比对曲线t的k个比对曲线段对应的斜率，分别标记为bft；
80.任选一样本曲线段对应的斜率yk与比对曲线相应的比对曲线段斜率bkt进行比对，获取斜率相似度sft；sft＝yf-bft；
81.获取样本曲线段两个端点对应的振幅值，分别标记为样本初始值、样本高值；
82.获取比对曲线段两个端点对应的振幅值，分别标记为比对初始值、比对高值；
83.计算段对比相似度：对比相似度xsft＝sft+样本初始值-比对初始值+样本高值-比对高值；
84.计算曲线相似度：
85.曲线相似度xst＝0.563*xs1t+0.437*(xs2t+
…
+xskt)
86.若曲线相似度小于预设值，则样本曲线对应的异常原因与比对曲线对应的异常原因相同；
87.若曲线相似度小于预设值的比对曲线数量大于1个，则样本曲线对应的异常原因与曲线相似度最小的比对曲线对应的异常原因相同。
88.当然作为较为相近的曲线，也标定为同样的异常范围，便于排查时，作为一个筛选的方式，便于用户快速锁定异常原因。
89.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。