本发明公开了基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法。本发明的过程为：在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器；运行基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修系统；采用数据采集模块采集各个传感器发出的信号，并建立潜水泵实时故障诊断与维修系统与PLC之间的数据通信；对读取的数据信号进行实时数据分析及诊断，将诊断出的故障保存到故障数据库，并给出最佳的故障解决方案，发出故障预警通知；预估维修效果，并将故障维修方案保存到维修管理数据库。本发明将“互联网+”技术和故障诊断技术有效结合起来，实现了潜水泵的远程早期故障预警和检修，减少了故障停机时间。
1.基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器；
(2)运行基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修系统；
(3)采用数据采集模块采集各个传感器发出的信号，采用PLC技术将信号转换成数字信号，并建立潜水泵实时故障诊断与维修系统与PLC之间的数据通信；
(4)对读取的数据信号进行实时数据分析及诊断，将诊断出的故障保存到故障数据库，并对诊断出的故障进行分析，给出最佳的故障解决方案，发出故障预警通知；
(5)对维修后的潜水泵运行状态进行实时监控，预估维修效果，并将故障维修方案保存到维修管理数据库；
所述步骤(4)中对读取的数据信号进行实时数据分析及诊断，将诊断出的故障保存到故障数据库，并对诊断出的故障进行分析，给出最佳的故障解决方案，发出故障预警通知的具体步骤如下：(A)对步骤(3)中读取的流量、压力、转速、扬程、功率、效率、电流等数据进行实时趋势分析及频谱分析；
(B)对步骤(3)读取的振动信号进行小波分解，对高频段的小波系数采用Hlibert-Huang变换进行包络分析，再采用经验模态分解法对包络分析得到的包络信号进行分解；
(C)对诊断出的故障进行分析，并利用移动互联网的普及性，在全球范围内搜寻高效合理的故障解决方案，并发出故障预警通知；
所述步骤(2)中基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修系统的开发步骤如下：(A)采用WinCC(Windows Control Center)设计潜水泵运行状态监控与诊断系统，利用PLC技术实现对潜水泵运行状态的过程控制；
(B)在潜水泵运行状态监控与诊断系统的内网资源中架设一台VPN服务器，通过手机移动2G/3G/4G网络或手机无线网络链接VPN服务器实现潜水泵运行状态的远程监控；
(C)对VPN服务器和移动手机之间的通讯数据进行加密处理。
2.根据权利要求1所述的基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于：所述步骤(1)中在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器的具体步骤如下：(A)在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器；
(B)采用电测法测量出潜水泵潜水电机的空载损耗，绘制出铁耗和机械耗；
(C)潜水泵的转速n由感应式传感器测量得到，流量Q由潜水泵出口管路系统上的涡轮流量计测量得到，潜水泵出口压力Po由泵出口管路上的压力传感器测量得到；
(D)潜水电机和潜水泵的振动烈度由振动传感器测量得到。
3.根据权利要求1所述的基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于：所述步骤(3)中采用数据采集模块采集各个传感器发出的信号，采用PLC技术将信号转换成数字信号，并建立潜水泵实时故障诊断与维修系统与PLC之间的数据通信的具体步骤如下：(A)采用数据采集模块采集压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器发出的4～20mA的电流信号；
(B)采用PLC技术对采集的电流信号进行数据转换，通过PLC进行A/D转换成数字信号，同时建立潜水泵运行状态监控与诊断系统与PLC之间的数据通信；
(C)数据处理；潜水泵的扬程H由距泵出口法兰2倍管径处的压力Po计算得到，其中ρ为离心泵输送介质的密度，g为重力加速度，g＝9.8，g的单位是m/s2；根据潜水电机空载的铁耗和机械耗，计算出负载试验后的潜水电机输出功率，即潜水泵的输入功率P；效率η由公式η＝ρgQH/P计算得到；
(D)对流量、压力、转速、扬程、功率、效率、振动、电流等数据进行存储和备份。
4.根据权利要求1所述的基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于：所述的诊断出的故障为超电流、轴承损坏、转子不对中、泵组地脚螺栓松动、叶轮磨损或叶轮与泵体接触。
5.根据权利要求1或3所述的基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于：所述的预警通知是以手机短信的方式将故障及故障解决方案通知维修人员。
6.根据权利要求1、2和3任一项所述的基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法，其特征在于：所述压力传感器、转速传感器、振动传感器和电流传感器需要做防水处理，防止水进入传感器中。
基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法
技术领域
[0001] 本发明属于流体机械智能诊断技术领域，特指涉及基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法。
背景技术
[0002] 工业互联网时代已经到来，大数据的运用和分析，数字化、网络化和智能化已成为水泵行业发展的重要特征，是水泵企业未来发展的主要方向。“互联网+水泵”未来的发展战略，是要将“互联网+”技术与水泵在设计、研发、制造、营销、维修等各个阶段进行充分融合，以提高整个水泵行业的运营效率。基于“互联网+”的水泵实时故障诊断与维修，就是采用“互联网+”技术、数据分析和故障诊断技术对水泵进行实时检测和故障预判，为水泵维修服务人员提供检修意见，从而使水泵机组安全稳定运行。
[0003] 目前，基于“互联网+”的水泵故障诊断与维修方法还不成熟，如：硕士学位论文《基于工业互联网的电厂水泵振动在线监测研究》(2014年6月)采用工业互联网下数据的联网实现了电厂水泵振动信号的在线监测及专家诊断，但水泵的故障不仅仅是振动引起的，温度和电流都有可能引起水泵故障；实用新型专利《基于工业互联网的火电厂机泵设备故障预警与检测优化系统》(申请号：201520176105.2)介绍了一种基于工业互联网的火电厂机泵设备故障预警与检测优化系统，该专利仅适用于火电厂机泵，且该系统仅根据历史数据进行故障判断。
发明内容
[0004] (一)要解决的技术问题
[0005] 针对上述现有基于互联网的水泵故障诊断与维修方法中存在的问题，本发明旨在提供一种基于“互联网+”的潜水泵实时故障诊断与维修方法。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于“互联网+”开发潜水泵运行状态监控与诊断系统，采用数据采集模块采集各个传感器发出的信号，采用PLC(Programmable Logic Controller)技术将这些信号转换成数字信号，建立潜水泵运行状态监控与诊断系统与PLC之间的数据通信，实时读取数据采集模块的数据，并对读取的数据信号进行实时数据分析和运行诊断，诊断出可能出现的故障后发出预警通知，以手机短信的方式通知维修人员进行检修，最后对维修后的潜水泵运行状态进行实时监控，预估维修效果，并将故障维修方案保存到维修管理数据库。其具体步骤如下：
[0008] (1)在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器。采用电测法测量出潜水泵潜水电机的空载损耗，绘制出铁耗和机械耗。潜水泵的转速n由感应式传感器测量得到，流量Q由潜水泵出口管路系统上的涡轮流量计测量得到，潜水泵出口压力Po由泵出口管路上的压力传感器测量得到。潜水电机和潜水泵的振动烈度由振动传感器测量得到。所述压力传感器、转速传感器、振动传感器和电流传感器需要做防水处理，防止水进入传感器中，以确保传感器的灵敏度。
[0009] (2)采用WinCC设计潜水泵运行状态监控与诊断系统，利用PLC技术实现对潜水泵运行状态的过程控制。在潜水泵运行状态监控与诊断系统的内网资源中架设一台VPN服务器。通过手机移动2G/3G/4G网络或手机无线网络链接VPN服务器实现潜水泵运行状态的远程监控。对VPN服务器和移动手机之间的通讯数据进行加密处理，以保证数据传输的安全。
[0010] (3)采用数据采集模块采集压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器发出的4～20mA的电流信号。采用PLC技术对采集的电流信号进行数据转换。通过PLC进行A/D转换成数字信号，同时建立潜水泵运行状态监控与诊断系统与PLC之间的数据通信。潜水泵的扬程H由距泵出口法兰2倍管径处的压力Po计算得到， 其中ρ为离心泵输送介质的密度，g为重力加速度，g＝9.8，g的单位是m/s2；根据潜水电机空载的铁耗和机械耗，计算出负载试验后的潜水电机输出功率，即潜水泵的输入功率P；效率η由公式η＝ρgQH/P计算得到。对流量、压力、转速、扬程、功率、效率、振动、电流等数据进行存储和备份。
[0011] (4)对步骤(3)中读取的流量、压力、转速、扬程、功率、效率、电流等数据进行实时趋势分析及频谱分析。对步骤(3)读取的振动信号进行小波分解，对高频段的小波系数采用Hlibert-Huang变换进行包络分析，再采用经验模态分解法对包络分析得到的包络信号进行分解。诊断出超电流、轴承损坏、转子不对中、泵组地脚螺栓松动、叶轮磨损或叶轮与泵体接触等可能出现的故障后，利用移动互联网的普及性，在全球范围内搜寻高效合理的故障解决方案，并发出故障预警通知，以手机短信的方式将故障及故障解决方案通知维修人员。
[0012] (5)对维修后的潜水泵运行状态进行实时监控，预估维修效果，并将故障维修方案保存到维修管理数据库。
[0013] (三)有益效果
[0014] 本发明的优点在于：
[0015] (1)将“互联网+”技术和故障诊断技术有效结合起来，实现了潜水泵故障的早期预警和检修，使得泵组安全稳定运行。
[0016] (2)在线实时诊断潜水排污泵可能出现的故障，不仅能减少了潜水排污泵故障停机时间，还能为维修人员提供技术支持，减少维修成本。
[0017] (3)利用移动互联网的普及性，可在全球范围内搜寻高效合理的故障解决方案，进一步提高了故障诊断能力和维修效果。
附图说明
[0018] 图1为基于“互联网+”的潜水泵运行状态监控与检修方法的示意图；
[0019] 图中，1-水泵振动传感器，2-潜水排污泵，3-感应式转速传感器，4-电机振动传感器，5-潜水电机，6-泵出口压力传感器，7-电流传感器，8-潜水泵运行状态监控与诊断系统，9-涡轮流量计，10-出口闸阀。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0021] 实施例：一台比转数为54.6的WQK25-40-7.5型潜水排污泵(图1)，其设计流量为Qd＝25m3/h，设计扬程Hd＝40m，转速n＝2860r/min。具体步骤如下：
[0022] (1)在潜水泵泵组及管路系统中安装压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器。采用电测法测量出潜水泵潜水电机的空载损耗，绘制出铁耗和机械耗。潜水泵的转速n由感应式传感器测量得到，流量Q由潜水泵出口管路系统上的涡轮流量计测量得到，潜水泵出口压力Po由泵出口管路上的压力传感器测量得到。潜水电机和潜水泵的振动烈度由振动传感器测量得到。所述压力传感器、转速传感器、振动传感器和电流传感器需要做防水处理，防止水进入传感器中，以确保传感器的灵敏度。当泵的流量Q＝27.1m3/h、转速n＝2866r/min时，出口压力Po＝0.38MPa，电机振动速度为0.94mm/s，泵振动速度为0.82mm/s。
[0023] (2)采用WinCC设计潜水泵运行状态监控与诊断系统，利用PLC技术实现对潜水泵运行状态的过程控制。在潜水泵运行状态监控与诊断系统的内网资源中架设一台VPN服务器。通过手机移动2G/3G/4G网络或手机无线网络链接VPN服务器实现潜水泵运行状态的远程监控。对VPN服务器和移动手机之间的通讯数据进行加密处理，以保证数据传输的安全。
[0024] (3)采用数据采集模块采集压力传感器、涡轮流量计、转速感应式传感器、振动传感器和电流传感器发出的4～20mA的电流信号。采用PLC技术对采集的电流信号进行数据转换。通过PLC进行A/D转换成数字信号，同时建立潜水泵运行状态监控与诊断系统与PLC之间的数据通信。潜水泵的扬程H由距泵出口法兰2倍管径处的压力Po计算得到， 其中ρ为离心泵输送介质的密度，g为重力加速度，g＝9.8，g的单位是m/s2；根据潜水电机空载的铁耗和机械耗，计算出负载试验后的潜水电机输出功率，即潜水泵的输入功率P；效率η由公式η＝ρgQH/P计算得到。由上述公式可以计算出，当Q＝27.1m3/h、n＝2866r/min时，H＝39.9m，P＝6.5kW，η＝61.3％。对流量、压力、转速、扬程、功率、效率、振动、电流等数据进行存储和备份。
[0025] (4)对步骤(3)中读取的流量、压力、转速、扬程、功率、效率、电流等数据进行实时趋势分析及频谱分析。对步骤(3)读取的振动信号进行小波分解，对高频段的小波系数采用Hlibert-Huang变换进行包络分析，再采用经验模态分解法对包络分析得到的包络信号进行分解。诊断出超电流、轴承损坏、转子不对中、泵组地脚螺栓松动、叶轮磨损或叶轮与泵体接触等可能出现的故障后，利用移动互联网的普及性，在全球范围内搜寻高效合理的故障解决方案，并发出故障预警通知，以手机短信的方式将故障及故障解决方案通知维修人员。
[0026] (5)对维修后的潜水泵运行状态进行实时监控，预估维修效果，并将故障维修方案保存到维修管理数据库。
[0027] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
