基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统及管理方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体公开了一种基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统及管理方法。

背景技术

在流程制造业、尤其是石油化工领域，工厂内有大量的机泵设备，由多个机泵组成了机泵群。一旦机泵出现故障通常会影响生产、造成浪费、产品质量不稳定甚至引发事故。以往对分散在厂区各处的机泵设备监测大量采用人工定期巡检的方式进行，而对于机泵的检测参数较多，例如机泵运行时温度、机泵运行时的振动情况以及泵体机械密封性等，现有的人工定期巡检均是通过测温枪及测振仪测量机泵设备的振动和温度数据、记录在纸质巡检表上由上级主管签字检查做数据分析故障判断，此种方式不仅不便于数据的保管统计与分析，更重要的作业量大，劳动强度高。

申请号为201410575336.0的发明就公开了一种水泵电机在线智能监测装置包括微处理器，包括与微处理器分别连接的电流检测模块、电压检测模块、功率因数监测模块、温度传感器和报警模块，在微处理器上还接有RS485通讯接口，微处理器还与电源连接供电，所述控制电路包括MSP430芯片，所述报警模块包括高温超温报警单元、过电压报警单元和过电流报警单元。该发明公开的水泵电机在线智能监测装置通过设置的设定的传感器、电流检测模块、电压检测模块虽然能够对泵机运行时的温度进行检测以及电流、电压进行监测，但是其无法对机泵群的运行振动情况、泵体的机械密封性等多方面进行实时监测；另外，该装置通过设定的报警模块进行报警，但是当作业人员不在报警器附近时无法及时收到相关的提示，更无法及时向作业人员发送机泵故障诊断的结果，提醒作业人员及时处理。因此，针对现有对机泵群监测装置的上述不足，设计一种基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统及管理方法以解决现有技术的不足是一项有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有对机泵群监测装置的在背景技术中提出的不足，设计一种基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统及管理方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统，包括控制机柜、便携式接收终端、由多个石油化工机泵组成的机泵群、设置在每个石油化工机泵上的温度监测装置、设置在每个石油化工机泵上的泵体机械密封监测装置、设置在每个石油化工机泵上的运行振动监测装置、以及用于监测单个石油化工机泵的流量与监测机泵群的总流量的流量监测装置；

多个所述石油化工机泵成一排整齐布置，一排所述石油化工机泵的下方设置有安装底板，每个所述石油化工机泵的下端设置有机泵座，所述运行振动监测装置包括设置在机泵座下表面的立柱以及设置在安装底板上与每个立柱相对应的套筒，所述立柱的下端连接有圆柱体状的永磁铁，所述永磁铁的下端连接有与套筒相配合的端块，所述端块的下端连接有第一弹簧，所述第一弹簧的下端与套筒的底壁相连接，位于所述永磁铁处于同一高度处的套筒内部设置有螺旋状线圈，所述套筒的外表面设置有电流传感器，所述螺旋状线圈的两端部与电流传感器相连接；

所述石油化工机泵包括机泵电机、泵体、泵轴和叶轮，所述机泵电机的输出轴与泵轴相连接，所述泵轴的伸入泵体的端部与叶轮相连接，所述机泵电机与叶轮之间的泵体中设置有机械密封组件，所述机械密封组件靠近叶轮一端的内部设置有密闭空间，所述泵体机械密封监测装置包括设置在密闭空间内部的液压传感器，所述泵体的上端设置有与液压传感器相连接的转换器；

所述温度监测装置包括设置在机泵电机上端的安装块和温度传感器，所述安装块上开设有能够插入机泵电机内部的插孔，所述温度传感器上的温度探头通过插孔伸入机泵电机的内部设置；

多个所述石油化工机泵的出液端连接有输油支管，多个所述输油支管的端部连接有输油总管，所述流量监测装置包括分别设置在输油支管和输油总管上的第一流量检测仪和第二流量检测仪；

所述控制机柜的外侧面设置有与电流传感器、转换器、温度传感器、第一流量检测仪和第二流量检测仪电性连接的连接器，所述控制机柜的内部下端设置有蓄电池，位于所述蓄电池上方的控制机柜侧壁上设置有处理器CPU，所述连接器与处理器CPU之间电性连接，位于所述处理器CPU上方的控制机柜内壁上设置有无线传输模块和储存模块，所述无线传输模块通过自组网与便携式接收终端之间无线连接。

作为上述方案的进一步设置，所述第一流量检测仪和第二流量检测仪均包括两端宽、中间窄的接管，所述接管的上方内壁设置有压力传感器，位于所述压力传感器的旁侧转动连接有摆动阻水板，所述摆动阻水板与压力传感器之间连接有第二弹簧，所述压力传感器与连接器之间电性连接。

作为上述方案的进一步设置，所述压力传感器设置在接管内部的外表面涂覆有耐腐蚀层。

作为上述方案的进一步设置，每个所述机泵座下表面下表面连接的立柱均为四个，且分布设置在机泵座下表面的四个拐角处。

作为上述方案的进一步设置，所述温度传感器上温度探头与插孔之间填充有密封胶。

作为上述方案的进一步设置，所述控制机柜的前侧面开设有矩形口，所述矩形口中通过铰链转动连接有柜门，所述柜门与控制机柜之间设置有柜锁。

作为上述方案的进一步设置，所述控制机柜的上表面开设有若干组散热孔。

作为上述方案的进一步设置，所述控制机柜的后侧面下端的左右两侧均设置有进风管，所述进风管中设置有散热风机。

作为上述方案的进一步设置，所述控制机柜的后侧面中间处通过螺丝连接有水平安装板，所述处理器CPU设置在水平安装板的上表面。

一种基于上述石油化工机泵群运行监测和故障诊断装置的处理方法，包括如下步骤：

1)通过设置在每个石油化工机泵上的温度监测装置、泵体机械密封监测装置、运行振动监测装置以及流量监测装置对每个石油化工机泵的温度、机械密封性、振动状态以及单个输送流量和总流量进行间隔时间段采集；

2)温度监测装置、泵体机械密封监测装置、运行振动监测装置以及流量监测装置将采集到的数据传输给处理器CPU，处理器CPU将采集到的数据与储存模块中的标准数据进行比较；

3)当采集到的数据处于标准数据的范围内时，表示石油化工机泵运行正常，只将采集到的数据储存在储存模块中；

4)当采集到的数据超出标准数据的范围内时，表示石油化工机泵运行不正常，此时处理器CPU根据异常的数据分析诊断故障原因，然后通过无线传输模块将具体故障的石油化工机泵序号、故障原因发送至便携式接收终端，作业人员通过便携式接收终端接收信息后根据指示去现场对石油化工机泵进行维修。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)本发明公开的基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统其通过设置的温度监测装置、泵体机械密封监测装置、运行振动监测装置以及流量监测装置能够对机泵群中的每个石油化工机泵的温度、机械密封性、振动状态以及单个输送流量和总流量进行间隔监测，并将采集到的数据输送给处理器CPU，然后处理器CPU能够再将采集到的各项参数数据与储存的标准值范围进行比较，当各项参数数据正常时将数据储存便于后续调阅，当采集的各项参数数据超过标准值范围时CPU能够及时根据参数进行分析，自动诊断故障原因，并将分析的结果通过自组网无线传输给作业人员随身携带的通信终端，作业人员在接收到信息时能够根据分析结果直接前去故障的石油化工机泵出进行检修；整个装置的设计其智能化程度高，无需作业人员定时巡检，直接通过接受到的故障诊断结果对其进行有针对性的维修，降低了作业人员的劳动强度，有效保证了石油化工机泵群的正常稳定运行。

2)本发明公开的温度监测装置中的温度探测直接插入泵机电机的内部，从而能够精准的对电机运行时的温度进行监测采集；该机械密封监测装置通过在机械密封中设置密封内腔，在密封内腔中设置液压传感器，当机械密封受损时输送的液体会进入密封内腔中，此时液压传感器能够反馈信号给转化器，转化器再将信息及时输送给CPU；该运行振动监测装置在对机泵进行检测时，当机泵发生振动时永磁铁会在螺旋状线圈中上下移动，通过磁感应原理产生电流，产生的电流能够被电流传感器及时捕捉并输送至CPU，同时该运行振动监测装置对整个机泵的运行还具有缓冲减震效果；该流量监测装置能够对输油支管以及输油总管上的流量进行实时监测，然后分析流量值，从而得出输油管是否有漏油的情况发生；上述对机泵各个参数监测的装置其设计巧妙、能够对机泵的各个参数进行精准的采集，能够保证最终分析结果的精准度，使得整个石油化工机泵群运行监测和故障诊断装置监测效果更可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明中石油化工机泵组成的机泵群的立体结构示意图；

图3为本发明中石油化工机泵、运行振动监测装置的立体结构示意图；

图4为本发明中运行振动监测装置的拆装立体结构示意图；

图5为本发明中运行振动监测装置的内部平面结构示意图；

图6为本发明中泵体的内部平面结构示意图；

图7为本发明图2中A处的放大结构示意图；

图8为本发明中第一流量检测仪或第二流量检测仪的内部平面结构示意图；

图9为本发明中控制机柜的立体结构示意图；

图10为本发明中控制机柜的内部立体结构示意图；

图11为本发明中基于上述装置的管理方法步骤流程图。

其中：

1-石油化工机泵，100-机泵座，101-机泵电机，102-泵体，103-泵轴，104-叶轮，105-机械密封组件，1051-密闭空间，106-输油支管，107-输油总管，108-第一流量检测仪，1081-接管，1082-压力传感器，1083-摆动阻水板，1084-第二弹簧，109-第二流量检测仪；

2-温度监测装置，201-安装块，202-温度传感器；

3-泵体机械密封监测装置，301-液压传感器，302-转换器；

4-运行振动监测装置，401-立柱，402-套筒，403-永磁铁，404-端块，405-第一弹簧，406-螺旋状线圈，407-电流传感器；

5-流量监测装置；

10-控制机柜，11-连接器，12-蓄电池，13-处理器CPU，14-无线传输模块，15-储存模块，16-柜门，17-散热孔，18-进风管，19-散热风机，20-水平安装板，21-安装底板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语″第一″、″第二″仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐合指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有″第一″、″第二″的特征可以明示或者隐合地包括至少一个该特征。

下面将参考附图1～11，并结合实施例来对本发明基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统进行详细说明。

实施例1

本实施例1公开了一种基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统，其主要部件包括控制机柜10、便携式接收终端、以及由多个石油化工机泵1组成的机泵群。在每个石油化工机泵1上均设置有温度监测装置2、泵体机械密封监测装置3、运行振动监测装置4、以及用于监测单个石油化工机泵1的流量与监测机泵群的总流量的流量监测装置5。

参考附图2，多个石油化工机泵1成一排整齐布置组成了机泵群，在一排石油化工机泵1的下方设置有安装底板21，每个石油化工机泵1的下端设置有机泵座100。

参考附图2、附图3、附图4和附图5，该运行振动监测装置4包括设置在机泵座100下表面的立柱401以及设置在安装底板21上与每个立柱401相对应的套筒402，具体设置时每个机泵座100下表面下表面连接的立柱301均为四个，且分布设置在机泵座100下表面的四个拐角处。在每个立柱401的下端连接有圆柱体状的永磁铁403，永磁铁403的下端连接有与套筒402相配合的端块404，端块404的下端连接有第一弹簧405，第一弹簧405的下端与套筒402的底壁相连接。位于永磁铁403处于同一高度处的套筒402内部设置有螺旋状线圈406，套筒402的外表面设置有电流传感器407，螺旋状线圈406的两端部与电流传感器407相连接。当石油化工机泵1在运行过程中发生振动时会带动永磁铁403在螺旋状线圈406中上下移动，然后通过磁生电的原理使得电流传感器407检测的电流，并且通过电流的大小能够判断振动的幅度大小。

参考附图2和附图6，石油化工机泵1包括机泵电机101、泵体102、泵轴103和叶轮104，机泵电机101的输出轴与泵轴103相连接，泵轴103的伸入泵体102的端部与叶轮104相连接。在机泵电机101与叶轮104之间的泵体102中设置有机械密封组件105，机械密封组件105靠近叶轮104一端的内部设置有密闭空间1051，泵体机械密封监测装置3包括设置在密闭空间1051内部的液压传感器301，泵体102的上端设置有与液压传感器301相连接的转换器302。当石油化工机泵1受损时其液体进入密闭空间1051中，其液压传感器301受到液压，并将信息通过转化器302反馈出去。

参考附图3，该温度监测装置2包括设置在机泵电机101上端的安装块201和温度传感器202，安装块201上开设有能够插入机泵电机101内部的插孔，温度传感器202上的温度探头通过插孔伸入机泵电机101的内部设置。另外，参考附图2和附图7，多个石油化工机泵1的出液端连接有输油支管106，多个输油支管106的端部连接有输油总管107，流量监测装置5包括分别设置在输油支管106和输油总管107上的第一流量检测仪108和第二流量检测仪109。

参考附图8，第一流量检测仪108和第二流量检测仪109均包括两端宽、中间窄的接管1081，接管1081的上方内壁设置有压力传感器1082，位于压力传感器1082的旁侧转动连接有摆动阻水板1083，摆动阻水板1083与压力传感器1082之间连接有第二弹簧1084，压力传感器1082与连接器11之间电性连接。

参考附图9和附图10，在控制机柜10的外侧面设置有与电流传感器307、转换器302、温度传感器202、第一流量检测仪108和第二流量检测仪109电性连接的连接器11，控制机柜10的内部下端设置有蓄电池12，位于蓄电池12上方的控制机柜10侧壁上设置有处理器CPU13，连接器11与处理器CPU13之间电性连接，位于处理器CPU13上方的控制机柜10内壁上设置有无线传输模块14和储存模块15，无线传输模块14通过自组网与便携式接收终端之间无线连接。

实施例2

实施例2公开了一种基于实施例1基础上改进后的基于自组网的石油化工机泵群运行监测和故障诊断系统，其与实施例1相同之处不做再次说明，其不同之处在于：

本实施例2还在压力传感器1082设置在接管1081内部的外表面涂覆有耐腐蚀层，从而对长期与石油接触的压力传感器1082起到保护作用，达到延长其使用寿命的效果。

另外，实施例2还在温度传感器202上温度探头与插孔之间填充有密封胶，从而提高在设置温度传感器202后该机泵电机101仍具有优良的防水性。

实施例2中的控制机柜10在其的前侧面开设有矩形口，矩形口中通过铰链转动连接有柜门16，柜门16与控制机柜10之间设置有柜锁。同时，在控制机柜10的上表面开设有若干组散热孔17。并在控制机柜10的后侧面下端的左右两侧均设置有进风管18，进风管18中设置有散热风机19，通过散热孔17、散热风机19能够对控制机柜10内部的电子器件进行充分散热降温。并且在具体设置时在控制机柜10的后侧面中间处通过螺丝连接有水平安装板20，处理器CPU13设置在水平安装板20的上表面，其上下串动的冷风能够对CPU进行有效散热。

本发明还公开了一种上述石油化工机泵群运行监测和故障诊断装置的处理方法，包括如下步骤：

步骤1：通过设置在每个石油化工机泵上的温度监测装置、泵体机械密封监测装置、运行振动监测装置以及流量监测装置对每个石油化工机泵的温度、机械密封性、振动状态以及单个输送流量和总流量进行间隔时间段采集；

步骤2：温度监测装置、泵体机械密封监测装置、运行振动监测装置以及流量监测装置将采集到的数据传输给处理器CPU，处理器CPU将采集到的数据与储存模块中的标准数据进行比较；

步骤3：当采集到的数据处于标准数据的范围内时，表示石油化工机泵运行正常，只将采集到的数据储存在储存模块中；

步骤4：当采集到的数据超出标准数据的范围内时，表示石油化工机泵运行不正常，此时处理器CPU根据异常的数据分析诊断故障原因，然后通过无线传输模块将具体故障的石油化工机泵序号、故障原因发送至便携式接收终端，作业人员通过便携式接收终端接收信息后根据指示去现场对石油化工机泵进行维修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。