一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统的制作方法

本发明涉及立式机组的监测预警领域，尤其涉及一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”三位一体综合监测预警系统。

背景技术：

1、立式机组是工业生产中常见的一种重要设备，主要用于输送各种液体介质，然而，由于工作条件的复杂性和机组本身的结构特点，立式机组存在着许多故障和隐患，例如水泵运行工况发生变化、轴向水推力载荷过大、电机磁拉力不均衡或推力轴瓦受力不均导致机组出现动静部件间相互研磨、碰撞等情况。

2、现有的机组监测技术主要采用了振动监测、轴瓦温度监测等单一监测手段，这些方法虽然在一定程度上可以监测到机组的运行状态，但是由于监测手段的局限性，无法全面反映机组的实际运行状况，同时，单一监测手段往往难以识别多个故障的综合影响，例如机组在负载下运行时，会同时受到振动、温度和荷重的影响，这就要求监测技术要能够对这些影响进行全面分析和诊断。

3、因此，有必要提供一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，解决了现有的机组监测技术主要采用了振动监测、轴瓦温度监测等单一监测手段，这些方法虽然在一定程度上可以监测到机组的运行状态，但是由于监测手段的局限性，无法全面反映机组的实际运行状况，同时，单一监测手段往往难以识别多个故障的综合影响，例如机组在负载下运行时，会同时受到振动、温度和荷重的影响，这就要求监测技术要能够对这些影响进行全面分析和诊断的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，包括以下步骤：

3、s1：在立式机组电机推力轴承的多个轴瓦上安装温度、振动和荷重传感器，实时采集立式机组轴瓦温度、轴瓦振动和荷重的原始数据；

4、s2：对原始数据进行去噪、滤波、采样等预处理，以提高信号处理的精度和稳定性；

5、s3：采用数据级信息融合技术进行数据采集，将不同传感器采集的数据进行融合；

6、s4：采用特征级信息融合技术，对数据级融合后得到的数据进行特征提取，提取出与机组运行状态相关的特征信息；

7、s5：采用决策级信息融合技术，将多源数据和信息进行组合和互联，采用模糊多源技术融合信息关联处理，得到更加全面和准确的机组运行状态信息，从而判断机组是否出现故障及其故障类型；

8、s6：根据机组的状态和故障类型，预警系统会自动发出相应的预警信号，同时，结合设备故障库匹配对应的故障解决方案，指导运维人员进行维护和修理，以保证机组的安全运行。

9、优选的，所述数据采集可通过数据采集器设备完成。

10、优选的，所述数据级信息融合技术是通过加权平均法、最大值法、最小值法，将不同传感器采集的数据进行融合。

11、优选的，所述特征级信息融合技术可以使用快速傅里叶变换(fft)算法来提取振动信号的频率特征，使用小波变换(wt)算法来提取温度信号的时间-频率特征，使用均方根(rms)算法来提取荷重信号的能量特征等，通过对多个特征值进行组合分析，获得更准确、更可靠的机组状态信息。

12、优选的，所述决策级信息融合技术是利用模糊集理论将特征级信息进行融合，采用模糊多源技术关联处理，以得到更准确的故障诊断和预警结果。

13、优选的，所述决策级信息融合技术将瓦温、瓦振、荷重的特征级数据作为评估指标，分配给不同的隶属度函数，建立相应的模糊集合，根据故障诊断中的重要程度分配各特征级数据的权重，按照其权重加权平均，得到综合模糊集，综合模糊集的隶属度越高，表示系统出现故障的可能性越大。

14、优选的，所述预警系统指的是具备本技术的用于运维管理工作的安全监测系统。

15、优选的，所述加权平均法是将不同传感器采集的数据按照一定的权重进行加权平均，从而得到综合结果，其计算公式为：

16、

17、式中：mw表示加权平均值；mi表示第i个传感器采集的数据；wi表示第i个传感器的权重系数；n表示传感器的数量。

18、最大值法是将不同传感器采集的数据中的最大值作为融合结果，用于检测异常情况下的数据处理，其计算公式为：

19、mmax＝max{m1,m2,···,mn}

20、式中：mmax表示最大值；mi表示第i个传感器采集的数据；n表示传感器的数量。

21、最小值法与最大值法相似，只不过选取的是各传感器采集的数据中的最小值，用于检测有关联的数据处理，其计算公式为：

22、mmin＝min{m1,m2,···,mn}

23、式中：mmin表示最大值；mi表示第i个传感器采集的数据；n表示传感器的数量。

24、优选的，所述快速傅里叶变换(fft)得到的频域信号计算出振幅谱和相位谱，并通过振幅谱找到信号中的最大振幅对应的频率成分，这个频率就是信号的主分量频率，也是信号的特征频率，其计算公式为：

25、

26、式中：xk表示频域信号；xn表示时域信号；k表示频率编号(从0到n-1)；n表示采样点数。

27、使用小波变换(wt)算法来提取温度信号的时间-频率特征，其计算公式为：

28、

29、其中，w(a,b)表示小波系数，反映了在尺度a和位置b上的信号信息的大小；f(t)表示原始信号；ψ*表示小波基函数的共轭。

30、使用均方根(rms)算法来提取荷重信号的能量特征，其计算公式为：

31、

32、其中，rms表示信号的均方根值；x2(t)表示信号在时间t的采样值；t表示信号的采样时间。

33、优选的，所述进行决策级信息融合，将瓦温、瓦振、荷重的特征级数据作为评估指标，分配给不同的隶属度函数，建立相应的模糊集合，根据故障诊断中的重要程度分配各特征级数据的权重，按照其权重加权平均，得到综合模糊集，综合模糊集的隶属度越高，表示系统出现故障的可能性越大。

34、与相关技术相比较，本发明提供的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统具有如下有益效果：

35、本发明提供一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，通过采用温度、振动和荷重传感器实时监测立式机组的推力轴承的轴瓦温度、轴瓦振动和荷重变化情况，分析推力轴瓦的温度、振动、荷重的关联关系，并采用含有数据级、特征级和决策级的多源信息融合互补技术对机组进行综合预警，在推力轴瓦由于载荷不均、油膜破坏而造成轴瓦磨损时及时报警，避免发生烧瓦事故，本发明的实施方案可提供具有高可靠性、高准确性和高效率的立式机组综合监测预警技术，实现机组推力轴承故障的早期预警、及时诊断和准确评估，具有很高的实用性和推广价值。

技术特征：

1.一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述数据采集可通过数据采集器设备完成。

3.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述数据级信息融合技术是通过加权平均法、最大值法、最小值法，将不同传感器采集的数据进行融合。

4.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述特征级信息融合技术可以使用快速傅里叶变换算法来提取振动信号的频率特征，使用小波变换算法来提取温度信号的时间-频率特征，使用均方根算法来提取荷重信号的能量特征等，通过对多个特征值进行组合分析，获得更准确、更可靠的机组状态信息。

5.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述决策级信息融合技术是利用模糊集理论将特征级信息进行融合，采用模糊多源技术关联处理，以得到更准确的故障诊断和预警结果。

6.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述决策级信息融合技术将瓦温、瓦振、荷重的特征级数据作为评估指标，分配给不同的隶属度函数，建立相应的模糊集合，根据故障诊断中的重要程度分配各特征级数据的权重，按照其权重加权平均，得到综合模糊集，综合模糊集的隶属度越高，表示系统出现故障的可能性越大。

7.根据权利要求1所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，其特征在于，所述预警系统指的是具备本技术的用于运维管理工作的安全监测系统。

8.根据权利要求3所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，所述加权平均法是将不同传感器采集的数据按照一定的权重进行加权平均，从而得到综合结果，其计算公式为：

9.根据权利要求4所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，所述快速傅里叶变换(fft)得到的频域信号计算出振幅谱和相位谱，并通过振幅谱找到信号中的最大振幅对应的频率成分，这个频率就是信号的主分量频率，也是信号的特征频率，其计算公式为：

10.根据权利要求6所述的一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，所述进行决策级信息融合，将瓦温、瓦振、荷重的特征级数据作为评估指标，分配给不同的隶属度函数，建立相应的模糊集合，根据故障诊断中的重要程度分配各特征级数据的权重，按照其权重加权平均，得到综合模糊集，综合模糊集的隶属度越高，表示系统出现故障的可能性越大。

技术总结
本发明提供一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，包括以下步骤：S1：在立式机组电机推力轴承的多个轴瓦上安装温度、振动和荷重传感器；S2：对原始数据进行去噪、滤波、采样等预处理。本发明提供一种立式机组“瓦温+瓦振+荷重”综合监测预警系统，通过采用温度、振动和荷重传感器实时监测立式机组的推力轴承的轴瓦温度、轴瓦振动和荷重变化情况，分析推力轴瓦的温度、振动、荷重的关联关系，并采用含有数据级、特征级和决策级的多源信息融合互补技术对机组进行综合预警，在推力轴瓦由于载荷不均、油膜破坏而造成轴瓦磨损时及时报警，避免发生烧瓦事故。

技术研发人员：方国材,王启锋,彭恒义,秦钟建,胡大明,郭将,晋成龙,褚梦薇
受保护的技术使用者：中水淮河规划设计研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16