Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени Российский патент 2025 года по МПК F04D17/08 

Описание патента на изобретение RU2834140C1

Область техники

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к диагностированию технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени, и может быть использовано для мониторинга текущего технического состояния центробежных насосов сложных технических систем предприятий с непрерывным циклом производства. В частности, механизмов и элементов центробежного насоса с нанесенным на рабочую поверхность многофункциональным покрытием из композиционных материалов на базе фаз с многокомпонентной основой, с целью повышения эксплуатационных характеристик (износостойкость, коррозионностойкость, жаропрочность и др.) для горнодобывающей, нефтегазовой, металлургической и машиностроительной промышленности.

Уровень техники

Известен способ диагностики технического состояния центробежного насоса (патент SU №1765528, публ. 19.06.1989, МПК F04D 15/00), согласно которому устанавливают акустический датчик на входе насоса, получают сигналы, с помощью математического метода производят обработку полученных сигналов, в частности с применением Фурье преобразования и выделения сигналов в низкочастотной области спектра. Далее сравнивают полученные результаты с эталонными.

Известен способ определения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти (патент RU №2213270, публ. 26.12.2001, МПК: F04D 13/10), в котором регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания путем установки датчика напряжения одновременно на три фазы питающего кабеля, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, оценивают возможность ее дальнейшей эксплуатации.

Известен способ диагностирования погружного электрического центробежного насоса (патент RU №2206794, публ. 14.11.2001, МПК F04D 13/10), согласно которому диагностику осуществляют при пуске электрического центробежного насоса, выходе на стационарный режим, функционировании на стационарном режиме и при останове посредством одновременной регистрации на устье скважины мгновенных значений амплитуд потребляемого погружным электродвигателем тока, напряжения электропитания, мгновенных значений амплитуд вибраций на фланце трубной головки по трем компонентам и мгновенных значений величины и соотношения амплитуд на диагностических частотах спектров Фурье потребляемого электродвигателем тока, спектральный состав и поляризация вибраций на фланце трубной головки, величина и изменение буферного давления. Сравнивают полученные параметры с первоначальными, определенными при вводе в эксплуатацию или первичном обследовании, или с установленными предельно допустимыми для ранее обследованных типоразмеров электрического центробежного насоса и по совокупности диагностических параметров определяют техническое состояние электродвигателя, центробежного насоса и собственно колонны насосно-компрессорных труб.

Вышеотмеченные способы имеют следующие недостатки: они имеет высокую чувствительность к шумам в сигналах и качеству потребляемой от электрической сети электроэнергий; эти способы сложно интегрировать в систему непрерывного мониторинга и диагностики технического состояния центробежного насоса в процессе эксплуатации, так как требуют экспертного вмешательства; последний способ предназначен в основном для осуществления на стендах завода изготовителя центробежных насосов.

Кроме того, известна группа способов диагностики технического состояния центробежных насосов [1-14], обобщенная суть которых заключается в том, что измеряют и записывают сигналы тока, вибрации или акустики, соответствующие различным техническим состояниям центробежного насоса. Сигналы, получаемые от центробежного насоса, содержат большое количество информации, и обычно для сохранения значимой информации о неисправностях из них извлекаются статистические признаки. Однако, как утверждают авторы [1-8], эти признаки либо нечувствительны к слабым зарождающимся дефектам, либо непригодны для отслеживания серьезных неисправностей, что снижает точность распознавания неисправностей насоса. Для решения этой проблемы к полученным сигналам от насоса применяются различные методы преобразования сигнала во временную частоту, в частности, непрерывное Вейвлет-преобразование, метод эмпирических мод, метод многомерного эмпирического модального разложения, быстрое преобразование Фурье и т.п., позволяющие разложить сигналы по различным временным и частотным шкалам и извлечь информацию о неисправности насоса, как во временной, так и в частотной областях. Объединение этих данных образуют двумерные временно-частотные изображения, так называемые скалограммы, куртограммы, спекттограммы и т.п. После чего создается модель распознавания с применением различных архитектур глубоких сверточных нейронных сетей и некоторых алгоритмов машинного обучения.

Первым недостатком этих способов является то, что эти способы весьма трудоемкие и требуют высоких вычислительных ресурсов. Вторым недостатком является то, что применяемые в способах модели на основе глубоких сверхточных сетей по производительности и отклику уступают аналитическим моделям диагностики, так как в последнем в качестве входных данных используются сигналы без сложных преобразований. Другими недостатками является то, что эти способы весьма сложно применять при холодном старте и интегрировать в систему непрерывного мониторинга и диагностики технического состояния в процессе эксплуатации.

Техническая задача изобретения направлена на создание эффективного и удобного способа диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени по анализу сигналов тока, в котором комплексно учитываются все составляющие гармоники основных сигналов, а также имеется возможность косвенно оценить величину и характер выявленного дефектного состояния центробежного насоса.

Технический результат изобретения - повышение достоверности результатов диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе непрерывной эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени заключается в том, что определяют эталонные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя исправного насоса, производят с помощью компьютерной системы математическую обработку полученных эталонных сигналов, затем определяют экспериментальные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя диагностируемого насоса, производят их математическую обработку и сопоставляют эталонные и экспериментальные результаты обработки сигналов; при этом для математической обработки эталонных сигналов исправного насоса, измеряют и записывают значения потребляемых токов электродвигателя исправного электрического центробежного насоса при минимальных и максимальных частотах вращения вала его электродвигателя; фиксируют значения частот вращений указанного вала; из массивов полученных сигналов потребляемых токов методом непересекающегося окна рассчитывают среднее значение по размеру окна k; рассчитывают дисперсию по размеру окна k; рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсий сигналов по размеру окна k; рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов по размеру окна k; фиксируют опорные значения функции размаха дисперсии для фиксированных частот вращений вала исправного насоса; для математической обработки экспериментальных сигналов диагностируемого насоса измеряют потребляемые электродвигателем указанного насоса токи на произвольно выбранных частотах вращений его вала; рассчитывают дисперсию по размеру окна k для массивов полученных экспериментальных сигналов тока; рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсий сигналов по размеру окна k; рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии экспериментальных сигналов; затем сопоставляют опорные значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса с рассчитанными значениями функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса; если значения функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса больше, чем значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса на 8% и более, то делают вывод о наличии дефекта в электрическом центробежном насосе и принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации насоса, в противном случае в насосе не выявлен дефект.

Раскрытие изобретения

Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени характеризуется тем, что:

1) получают эталонные сигналы от исправного электрического центробежного насоса, вычисляют опорные значения из статистических параметров сигналов следующим образом: - измеряют и записывают потребляемые токи исправного электрического центробежного насоса датчиками тока, установленными на фазные проводники двигателя насоса, при минимальных и максимальных частотах вращения его вала; - с помощью компьютерной системы фиксируют значения частот вращений данного вала; - из массивов полученных сигналов потребляемых токов методом непересекающегося окна рассчитывают с помощью компьютерной системы среднее значение по размеру окна «k» (величину k необходимо выбирать экспериментально в диапазоне от 3 до 30); - рассчитывают дисперсию по размеру окна «k»; - рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсии сигналов по размеру окна «k»; - рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов по размеру окна «k»; - фиксируют опорные значения функции размаха дисперсии для фиксированных частот вращений вала исправного насоса;

2) производят процедуру диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации следующим образом: - измеряют потребляемые токи диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации датчиками тока, установленными на фазные проводники двигателя насоса, на произвольных частотах вращений его вала; - рассчитывают с помощью компьютерной системы дисперсию по размеру окна «k» для массивов полученных сигналов тока диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации; - рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсии сигналов по размеру окна «k»; - рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов для диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации; - сопоставляют опорные значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса с рассчитанными значениями функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса; - если значения функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса больше, чем значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса на 8% и более, то делают вывод о наличии дефекта в электрическом центробежном насосе и принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации насоса, в противном случае в насосе не выявлен дефект; - величина расхождения функции размаха дисперсии может косвенно отражать величину и характер выявленного дефекта в электрическом центробежном насосе.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами, где:

Фиг. 1 - Блок-схема последовательности этапов реализации способа, где позициями обозначено: 1 - этап получения эталонных сигналов от исправного электрического центробежного насоса; 2 - этап вычисления опорных значений из статистических параметров сигналов тока исправного электрического центробежного насоса; 3 - этап диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации.

Фиг. 2 - Иллюстрация результатов экспериментального диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации по значениям функции размаха дисперсии сигналов при размере окна «k=6», где «Norm» - исправное состояние центробежного насоса, «_15Hz», «_20Hz», «_25Hz», «_30Hz», «_35Hz» и «_40Hz» - частоты вращения вала;

Фиг. 3 - Иллюстрация результатов экспериментального диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации по значениям функции размаха дисперсии сигналов при размере окна «k=6», где «Br1» - неисправное состояние центробежного насоса (с дефектом крышки рабочего колеса), «_15Hz», «_20Hz», «_25Hz», «_30Hz», «_35Hz» и «_40Hz» - частоты вращения вала;

Фиг. 4 - Иллюстрация результатов экспериментального диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации по значениям функции размаха дисперсии сигналов при размере окна «k=6», где «Br2» - неисправное состояние центробежного насоса (с дефектом рабочего колеса), «_15Hz», «_20Hz», «_25Hz», «_30Hz», «_35Hz» и «_40Hz» - частоты вращения вала;

Фиг. 5 - Иллюстрация результатов экспериментального диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации по значениям функции размаха дисперсии сигналов при размере окна «k=6», где «Br3» - неисправное состояние центробежного насоса (с комбинированным дефектом), «_15Hz», «_20Hz», «_25Hz», «_30Hz», «_35Hz» и «_40Hz» - частоты вращения вала.

Фиг. 6 - Иллюстрация результатов экспериментального диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации по значениям функции размаха дисперсии сигналов при размере окна «k=6», где «Norm» - исправное состояние центробежного насоса, «Br1» - неисправное состояние центробежного насоса (с дефектом крышки рабочего колеса), «Br2» - неисправное состояние центробежного насоса (с дефектом рабочего колеса), «Br3» - неисправное состояние центробежного насоса (с комбинированным дефектом), «_15Hz», «_20Hz», «_25Hz», «_30Hz», «_35Hz» и «_40Hz» - частоты вращения вала.

Способ осуществляется по следующей последовательности и в нескольких этапах (1, 2 и 3, Фиг. 1).

ЭТАП ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАЛОННЫХ СИГНАЛОВ ОТ ИСПРАВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (1, Фиг. 1):

- измеряют и записывают потребляемые токи (Iф1, Iф2 и Iф3) исправного электрического центробежного насоса датчиками тока, установленными на фазные проводники (ф1, ф2 и ф3) двигателя, при минимальных и максимальных частотах вращения вала (fmin_1, fmin_2, fmin_n, …, fmax_1, fmax_2, fmax_n);

- фиксируют значений частот вращений вала (fmin_1, fmin_2, fmin_n, …, fmax_1, fmax_2, fmax_n).

ЭТАП ВЫЧИСЛЕНИЯ ОПОРНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ ТОКА ИСПРАВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА (2, Фиг. 1):

- из массивов полученных сигналов потребляемых токов:

где:

- первая выборка массива

- вторая выборка массива

- последняя выборка массива ,

методом непересекающегося окна рассчитывают среднее значение по размеру окна «k» (величину k необходимо выбирать экспериментально в диапазоне от 3 до 30):

- рассчитывают дисперсию по размеру окна «k»:

- рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсии сигналов по размеру окна «k»:

- рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениям кумулятивных сумм дисперсии сигналов по размеру окна «k»:

- фиксируют опорные значения функции размаха дисперсии для фиксированных частот вращений вала.

ЭТАП ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦЕНТРАБЕЖНОГО НАСОСА В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ (3, Фиг. 1):

- измеряют потребляемые токи диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации (Iф1, Iф2 и Iф3) датчиками тока, установленными на фазные проводники (ф1, ф2 и ф3) электродвигателя, на произвольных частотах вращений вала;

- по выражениям (4, 5 и 6) рассчитывают дисперсию по размеру окна «k» для массивов полученных сигналов тока диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации;

- по выражениям (7, 8 и 9) рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсии сигналов по размеру окна «k»:

- рассчитывают значений функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениям кумулятивных сумм дисперсии сигналов для диагностируемого электрического центробежного насоса в процессе эксплуатации:

- сопоставляют опорные значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса с рассчитанными значениями функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса;

- если значений функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса больше чем значений функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса на 8% и более:

то делают вывод о наличии дефекта в указанном электрическом центробежном насосе и принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации насоса, в противном случае в насосе не выявлен дефект;

- величина расхождения функции размаха дисперсии может косвенно отражать величину и характер выявленного дефекта в электрическом центробежном насосе.

Предлагаемый способ был воспроизведен с использованием экспериментальных данных, которые подробно описаны в работе [15]. В результате, при использовании указанных данных [15] предлагаемым способом были получены экспериментальные результаты, которые представлены в виде иллюстрации на Фиг. 2-6. Как видно из результатов экспериментального тестирования (Фиг. 2-6), предлагаемый способ имеет высокую достоверность диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса.

Список использованной литературы

1. Hasan M.J., Rai A., Ahmad Z., Kim J.M. A Fault Diagnosis Framework for Centrifugal Pumps by Scalogram-Based Imaging and Deep Learning // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 58052-58066. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3072854;

2. Ahmad S., Ahmad Z., Kim J.M. A Centrifugal Pump Fault Diagnosis Framework Based on Supervised Contrastive Learning // Sensors (Basel, Switzerland). 2022. Vol. 22 (17), 6448. DOI: 10.3390/s22176448;

3. Saud ALTobi.A. Bevan G., Wallace P., et al. Fault diagnosis of a centrifugal pump using MLP-GABP and SVM with CWT // In: Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019. Vol. 22, No. 3. P. 854-861. DOI: 10.1016/j.jestch.2019.01.005;

4. Ahmad Z., Nguyen T.K., et al. Multistage Centrifugal Pump Fault Diagnosis Using Informative Ratio Principal Component Analysis // Sensors (Basel, Switzerland). 2021. Vol. 22 (1), 179. DOI: 10.3390/s22010179;

5. Azadeh A., Saberi M., Ebrahimpour V., Nourmohammadzadeh A., Saberi Z. A Flexible Algorithm for Fault Diagnosis in a Centrifugal Pump with Corrupted Data and Noise based on ANN and Support Vector Machine with Hyper-Parameters Optimisation // Applied Soft Computing Journal. 2013. Vol. 13(3). P. 1478-1485. DOI: 10.1016/j.asoc.2012.06.020;

6. Daraz A., Gu F., Ball A.D. Impeller Wear Diagnosis in Centrifugal Pumps Under Different Flow Rate Based on Acoustic Signal Analysis // Performance Engineering and Maintenance Engineering. Springer, Cham. 2022. Vol. 117. P. 385-401. DOI: 10.1007/978-3-030-99075-6_32;

7. Daraz A., Alabied S., Smith A., Gu F., Ball A.D. Detection and Diagnosis of Centrifugal Pump Bearing Faults Based on the Envelope Analysis of Airborne Sound Signals // 24th International Conference on Automation and Computing (ICAC), Newcastle Upon Tyne, UK. 2018. P. 1-6. DOI: 10.23919/IConAC.2018.8749053;

8. Azizi R., Attaran B., Hajnayeb A., Ghanbarzadeh A., Changizian M. Improving accuracy of cavitation severity detection in centrifugal pumps using a hybrid feature selection technique // Measurement. 2017. Vol. 108. P. 9-17. DOI: 10.1016/j.measurement.2017.05.020;

9. Adamkowski A., Henke A., Lewandowski M. Resonance of torsional vibrations of centrifugal pump shafts due to cavitation erosion of pump impellers // Engineering Failure Analysis. 2016. Vol. 70. P. 56-72. DOI: 10.1016/J.ENGFAILANAL.2016.07.011;

10. Sakthivel N.R., Nair B.B., Sugumaran V., Saravanmurugan S. Comparison of dimensionality reduction techniques for the fault diagnosis of mono block centrifugal pump using vibration signals // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2014. Vol. 17(1). P. 30-38. DOI: 10.1016/j.jestch.2014.02.005;

11. Anil K., Hesheng T., Govind V., Jiawei X. Noise subtraction and marginal enhanced square envelope spectrum (MESES) for the identification of bearing defects in centrifugal and axial pump // Mechanical Systems and Signal Processing. 2022. Vol. 165(108366). DOI: 10.1016/j.ymssp.2021.108366;

12. Anil K., Gandhi C.P., et al. Improved deep convolutional neural network (CNN) for the identification of defects in the centrifugal pump using acoustic images //Applied Acoustics. 2020. Vol. 167(107399). DOI: 10.1016/j.apacoust.2020.107399;

13. Anil K. Rajesh K. Oscillatory behavior-based wavelet decomposition for the monitoring of bearing condition in centrifugal pumps // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. 2018. Vol. 232(6). P. 757-772. DOI: 10.1177/1350650117727976;

14. Anil K. Rajesh K. Time-frequency analysis and support vector machine in automatic detection of defect from vibration signal of centrifugal pump // Measurement. 2017. Vol. 108. P. 119-133 DOI: 10.1016/j.measurement.2017.04.041;

15. Alexander S., Dmitry G., Victoria E., Vladimir S., Olga I. Detection of Broken Bar Fault in Induction Motor Using Higher-Order Harmonics Analysis / 9th IMEKO TC10 Conference "Measurement for Diagnostics, Optimisation and Control to Support Sustainability and Resilience", Delft, The NETHERLANDS, 21 September 2023 - 22 September 2023, DOI: 10.21014/tc10-2023.010.

Похожие патенты RU2834140C1

название год авторы номер документа
Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса по анализу сигналов тока 2024
  • Кодиров Шахбоз Шарифович
  • Шестаков Александр Леонидович
  • Синицин Владимир Владимирович
  • Еремеева Виктория Александровна
  • Синицин Николай Владимирович
RU2833750C1
Способ диагностирования технического состояния электрических двигателей в режиме реального времени 2024
  • Кодиров Шахбоз Шарифович
  • Шестаков Александр Леонидович
RU2826152C1
Способ диагностирования технического состояния подшипников качения в режиме реального времени 2024
  • Кодиров Шахбоз Шарифович
  • Шестаков Александр Леонидович
RU2826382C1
Способ диагностирования технического состояния электрических двигателей по анализу сигналов тока 2024
  • Кодиров Шахбоз Шарифович
  • Шестаков Александр Леонидович
  • Синицин Владимир Владимирович
  • Еремеева Виктория Александровна
RU2829015C1
Способ диагностирования технического состояния подшипников качения по анализу сигналов вибрации 2024
  • Кодиров Шахбоз Шарифович
  • Шестаков Александр Леонидович
  • Синицин Владимир Владимирович
  • Еремеева Виктория Александровна
RU2831926C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ 2009
  • Кузеев Искандер Рустемович
  • Баширов Мусса Гумерович
  • Прахов Иван Викторович
  • Баширова Эльмира Муссаевна
  • Самородов Алексей Викторович
RU2431152C2
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ 2009
  • Козярук Анатолий Ефтихиевич
  • Жуковский Юрий Леонидович
  • Черемушкина Маргарита Сергеевна
  • Коржев Александр Александрович
  • Кривенко Александр Владимирович
RU2425391C1
Способ определения технического состояния электрических и гидравлических приводов 2022
  • Круглова Татьяна Николаевна
RU2799489C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО ОЦЕНКЕ ДИНАМИКИ ЕГО ПАРАМЕТРОВ 2013
  • Волков Владимир Николаевич
  • Кожевников Александр Вячеславович
RU2546993C1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2013
  • Никифоров Виктор Николаевич
  • Пугачева Ольга Юрьевна
  • Пугачев Александр Константинович
  • Абидова Елена Александровна
  • Бабенко Роман Геннадьевич
  • Елжов Юрий Николаевич
  • Сиротин Дмитрий Викторович
RU2552854C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 834 140 C1

Реферат патента 2025 года Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к диагностированию технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени. Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени характеризуется тем, что определяют эталонные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя исправного насоса, производят математическую обработку полученных сигналов. Определяют экспериментальные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя диагностируемого насоса, производят их математическую обработку и сопоставляют эталонные и экспериментальные результаты. При математической обработке эталонных сигналов исправного насоса измеряют и записывают значения потребляемых токов электродвигателя исправного электрического центробежного насоса при минимальных и максимальных частотах вращения вала электродвигателя; фиксируют значения частот вращений вала, из массивов полученных сигналов потребляемых токов методом непересекающегося окна рассчитывают среднее значение по размеру окна k. Далее как для исправного насоса, так и для диагностируемого насоса рассчитывают дисперсию по размеру окна k; рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсий сигналов по размеру окна k; рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов по размеру окна k. Фиксируют опорные значения функции размаха дисперсии для фиксированных частот вращений вала. Сопоставляют опорные значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса с рассчитанными значениями функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса. Если значения функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса больше, чем значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса на 8% и более, то делают вывод о наличии дефекта в электрическом центробежном насосе. Технический результат изобретения - повышение достоверности результатов диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в процессе непрерывной эксплуатации. 6 ил.

Формула изобретения RU 2 834 140 C1

Способ диагностирования технического состояния электрического центробежного насоса в режиме реального времени, заключающийся в том, что определяют эталонные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя исправного насоса, производят с помощью компьютерной системы математическую обработку полученных эталонных сигналов, затем определяют экспериментальные сигналы датчиков тока, установленных на фазные проводники электродвигателя диагностируемого насоса, производят их математическую обработку и сопоставляют эталонные и экспериментальные результаты; при этом для математической обработки эталонных сигналов исправного насоса измеряют и записывают значения потребляемых токов электродвигателя исправного электрического центробежного насоса при минимальных и максимальных частотах вращения вала электродвигателя исправного насоса; фиксируют значения частот вращений его вала; из массивов полученных сигналов потребляемых токов методом непересекающегося окна рассчитывают среднее значение по размеру окна k; рассчитывают дисперсию по размеру окна k; рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсий сигналов по размеру окна k; рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов по размеру окна k; фиксируют опорные значения функции размаха дисперсии для фиксированных частот вращений вала исправного насоса; для математической обработки экспериментальных сигналов диагностируемого насоса измеряют потребляемые электродвигателем насоса токи на произвольно выбранных частотах вращений вала; рассчитывают дисперсию по размеру окна k для массивов полученных сигналов тока; рассчитывают кумулятивную сумму для рассчитанных дисперсий сигналов по размеру окна k; рассчитывают значения функции размаха дисперсии между минимальным и максимальным значениями кумулятивных сумм дисперсии сигналов диагностируемого насоса; затем сопоставляют опорные значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса с рассчитанными значениями функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса; если значения функции размаха дисперсии для диагностируемого электрического центробежного насоса больше, чем значения функции размаха дисперсии для исправного электрического центробежного насоса на 8% и более, то делают вывод о наличии дефекта в электрическом центробежном насосе и принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации насоса, в противном случае в насосе не выявлен дефект.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2025 года RU2834140C1

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2001
  • Кузьменко А.П.
  • Барышев В.Г.
  • Сабуров В.С.
  • Бортников П.Б.
RU2206794C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПОГРУЖНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ 2001
  • Матаев Н.Н.
  • Кулаков С.Г.
  • Никончук С.А.
RU2213270C2
Конвейерное формовочное устройство 1933
  • Загурский Г.А.
SU40522A1
Приспособление для автоматического регулирования подвода воздуха в топку в зависимости от количества сжигаемого на решетке топлива 1929
  • Синицын А.М.
SU18522A1
FR 2896048 A1, 13.07.2007.

RU 2 834 140 C1

Авторы

Кодиров Шахбоз Шарифович

Шестаков Александр Леонидович

Даты

2025-02-03Публикация

2024-04-11Подача