王耨泵站機組運行監測與故障診斷系統的設計應用

魏 艦,鄭振磊,陳美英

（山東省膠東調水工程昌邑管理站,山東 昌邑 261300）

對于大型泵站而言，設備運行的效率和良好運行狀態是安全生產的前提，加強監測和減少安全隱患具有非常重要的實際意義。通過加強對水泵和機組的監測，及時掌握設備運行狀況的變化趨勢，從而有效的進行預防性維護。筆者結合自身實際工作，以膠東調水工程王耨泵站水泵機組作為研究對象，通過建立機泵運行狀況監測與故障診斷系統，對其應用加以分析。

1 診斷系統的結構及功能

1.1 總體拓撲結構

王耨泵站作為本系統的應用對象，不僅要考慮王耨泵站8臺機組的集中監控和綜合評價，同時也要考慮到將來后續其他泵站的機泵的監控以及統一數據平臺的遠程數據傳輸和管理問題。

本系統由遠程控制中心服務器、本地瀏覽器、信號采集器以及網絡交換機組成。

1.2 系統服務器的相關功能

系統服務器兼有數據庫服務器、WEB發布服務器和應用程序服務器3大類功能，在網內凡經授權的用戶均可進行全功能瀏覽，與瀏覽計算機操作系統無關。在服務器被賦予外部固定IP地址的條件下，授權用戶可在INTERNET網內進行全功能瀏覽。集團中心地設有值班故障診斷，可通過網絡∕無線網絡接入遠程系統進行診斷服務。

1.3 狀態參數的提取

所有反映機組狀態的參數（振動、流量、壓力、轉速等）均通過ICS3000智能數據采集器進行采集和通過opc提取。所有模擬信號在ICS3000中經過相應的信號預處理后，通過網絡傳輸至系統服務器的數據庫中。

2 主要傳感器的布設和作用

針對王耨泵站的混流式水泵，本系統每臺水泵布設9個振動加速度傳感器、1個轉速傳感器、3個動態電流互感器和5個溫度傳感器，同時使用交換器用于與工業數據通訊以及與ICS3000采集器形成互聯結構。

振動加速度測點主要用于檢測電機自由端水平振動和垂直振動、電機輸出端水平振動、垂直振動和軸向振動、水泵輸入端水平振動和垂直振動、水泵輸出端水平與垂直振動。

轉速傳感器安裝在轉子外側，用于采集轉子轉速，從而判斷轉子是否存在故障與安全隱患。

每臺泵安裝3個動態電流測點，用于電機的電氣故障評判。

溫度傳感器用于監測電機自由端溫度、電機輸出端溫度、水泵輸入端溫度以及環境溫度。

3 診斷系統設計及應用

3.1 故障診斷系統設計

系統首先完善故障診斷知識庫，完善故障診斷功能，系統將自動故障診斷和手動故障記錄結合起來，完善故障履歷的管理，詳細記錄設備運行過程中的各類故障信息。

結合振動、電氣量等采用全信息融合的思想綜合診斷大型水泵的各類故障，形成一套完整故障診斷規則。通過傳感器檢測到的信號與設定值的比較，日常運行中的設備報警情況對是否存在故障進行判定。

3.2 相關參數評價

系統采了基于權值系數綜合評價邏輯：

（1）振動評價結論（V），隨設備技術狀況變化而變。四個測點，分別為：V1、V2、V3、V4，選擇振動監測評價值參與評估。設定三個等級:V=1，V=2，V=3。

對振動評價，增加權重系數 ，初步定為1。

（2）溫度評價結論（T），隨工況、環境和設備技術狀況變化而變。對于每個溫度均有二個測點，分別為：Tp1、Tp2，選最大值參與評估。分區段設定等級:T=1，T=2，T=3。

對溫度評價，增加權重系數WT，初步定為0.8。

（3）電氣評價結論（C），隨設備技術狀況變化而變。選擇監測評價值參與評估。設定三個等級:C=1，C=2，C=3。對電氣評價，增加權重系數WC，初步定為0.8。

（4）功率評價結論（P），隨設備技術狀況變化。設3個等級：R=1,R=2,R=3。

對電氣評價，增加權重系數WP，初步定為0.3。

設備總體評價結果按照總評值V多處的范圍進行評定。

3.3 趨勢預測

診斷系統可以根據報警歷史記錄與設備運行狀態，對設備存在的安全隱患進行預測。這樣可以讓工作人員更好的了解設備運行情況以及存在的安全隱患，從而更直接的對設備未來一段時間的運行情況、可能發生的故障進行預測與消除，更好的保證設備的安全運行。

3.4 報警歷史記錄查詢功能應用

為了對出現的異常報警情況進行對比分析，軟件上可以根據通道和時間等參數條件進行報警及歷史記錄查詢，以報表方式顯示設備選定的測點報警狀態的對應時間段內的變化情況。

針對每臺機組的上、下兩個油箱分別進行管理，通過倒計時的功能，自動地將下次潤滑油的補充添加時間直觀地顯示出來，對于事先設定的潤滑油警戒時間也可以直觀地顯示出來，并將通過醒目的方式加以提示，比如彈出對話框，改變狀態欄的顏色等。

3.5 移動頁面和短信報警功能應用

為了讓各級領導和設備監控人員隨時隨地的了解各個機組的運行情況，并突破時空的約束限制，移動網頁和短信報警采用全新的視覺設計和功能增強，使得設備的監控和管理功能隨時隨地進行，克服網絡服務中斷或者短信發送路徑中斷時造成異常報警出現漏報的情形。另一方面，也方便設備管理人員及時掌握機組運行的狀態，包括正常的和正在劣化尚未報警的。

3.6 聲音報警和彈出式設備狀態提醒功能應用

為了防止監控人員長期緊盯屏幕造成視覺疲勞，對出現的異常不能靈敏發現。軟件上采用聲音報警和彈出式設備狀態提醒，形象化方式告知設備狀態的最新變化。可設定其顯示時間，如10秒后自動隱藏，待下次狀態變化后重新彈出，彈出式窗口帶超鏈接，直接鏈接到指定機組。

4 結語

機組運行狀況監測與故障診斷系統在王耨泵站的運用，起到了很好的效果。值班人員可以更直觀的了解各設備的運行情況，擺脫了之前一直盯著電腦，查詢故障報警帶來的疲勞。各級領導也可以隨時隨地的了解到設備的運行情況和存在的安全隱患，從而及時的對設備進行檢修與維護，避免了事故的發生。同時，檔案管理更加方便，可以實時查詢機組運行的歷史數據，減少了之前手抄筆寫帶來的繁重工作量，從而有更多的時間來對機組的運行情況進行分析與維護。

系統的趨勢預測功能能夠讓工作人員更好的掌握設備可能存在的安全隱患并能夠及時的解決，從而提高了工作與生產效率，保證了泵站各設備安全良好的運行。