阅读说明：本技术 一种物联网机泵实时能效评测的方法 (Method for evaluating real-time energy efficiency of Internet of things machine pump ) 是由 王巍 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及物联网机泵能效评测技术领域,且公开了一种物联网机泵实时能效评测的方法,包括以下步骤：1)通过转速传感器获取转速信号,再通过拟合得到转速的拟合函数；2)根据得到的转速拟合函数n′(t),通过积分得到转角随时间的变化函数θ(t),其中θ(t)＝∫n′(t)dt；3)对转角变化曲线进行等角度划分Δθ,如图3所示,获取等角度重采样的时间序列t<Sub>k</Sub>(k＝0,1,…,n)；4)根据时间序列t<Sub>k</Sub>对加速度振动信号Y(t)进行插值,得到等角度重采样振动信号Y′(t)。该物联网机泵实时能效评测的方法,通常设备信息以铭牌形式贴装在传统机泵上,并且没有功率曲线和损耗等出厂试验数据,本方案通过机载测评模块预存电机或泵出厂设备信息(功率曲线和损耗等出厂试验数据)。(The invention relates to the technical field of energy efficiency evaluation of a machine pump of the Internet of things, and discloses a method for evaluating the real-time energy efficiency of the machine pump of the Internet of things, which comprises the following steps: 1) acquiring a rotating speed signal through a rotating speed sensor, and then obtaining a fitting function of the rotating speed through fitting; 2) obtaining a function θ (t) of the change of the rotation angle with time by integration according to the obtained rotation speed fitting function n '(t), wherein θ (t) is ═ n' (t) dt; 3) the change curve of the rotation angle is divided into equal angles delta theta, and as shown in figure 3, a time sequence t of equal angle resampling is obtained k (k ═ 0, 1, …, n); 4) according to the time sequence t k And (4) interpolating the acceleration vibration signal Y (t) to obtain an equiangular resampling vibration signal Y' (t). According to the method for evaluating the real-time energy efficiency of the machine pump of the Internet of things, equipment information is usually attached to a traditional machine pump in a nameplate mode, delivery test data such as a power curve and loss do not exist, and the scheme prestores the information of the equipment (delivery test data such as the power curve and the loss) of a motor or a pump-out plant through an onboard evaluation module.)

一种物联网机泵实时能效评测的方法

技术领域

本发明涉及物联网机泵能效评测技术领域，具体为一种物联网机泵实时能效评测的方法。

背景技术

目前机泵设备运行能效和状态监测需要依靠DCS系统和SCADA系统来实现，例如自来水厂，通过部署DCS系统，加装振动、压力、流量、电压、电流传感器和温度巡检仪来了解机泵的运行能效和运行状态，譬如电厂，通过部署SCADA系统，加装振动、压力、流量、电压、电流传感器、温度和转速传感器等来了解机泵的运行能效和运行状态。

从传感器数据采集到DCS系统或SCADA系统进行能效评测过程中，保证数据的实时性和各传感器数据的同步采样是目前存在的问题，进而影响能效评测的准确程度，随着我国对机泵设备制造质量的要求不断提高，必然需要提高机泵设备能效评测的准确性，故提出一种物联网机泵实时能效评测的方法以解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种物联网机泵实时能效评测的方法，具备能效评测的准确性高且能实时能效评测的优点，解决了从传感器数据采集到DCS系统或SCADA系统进行能效评测过程中，保证数据的实时性和各传感器数据的同步采样是目前存在的问题，进而影响能效评测的准确程度，随着我国对机泵设备制造质量的要求不断提高，必然需要提高机泵设备能效评测的准确性的问题。

(二)技术方案

为实现上述能效评测的准确性高且能实时能效评测的目的，本发明提供如下技术方案：一种物联网机泵实时能效评测的方法，包括以下步骤：

1)通过转速传感器获取转速信号，再通过拟合得到转速的拟合函数；

2)根据得到的转速拟合函数n′(t)，通过积分得到转角随时间的变化函数θ(t)，其中θ(t)＝∫n′(t)dt；

3)对转角变化曲线进行等角度划分Δθ，如图3所示，获取等角度重采样的时间序列t_k(k＝0，1，…，n)；

4)根据时间序列t_k对加速度振动信号Y(t)进行插值，得到等角度重采样振动信号Y′(t)；

5)对振动信号Y′(t)作FFT变换，即可得阶次谱；

6)利用特征频率与转频的关系确定振动部位，

外圈特征频率与转频关系如下：

内圈特征频率与转频关系如下：

滚动体特征频率与转频关系如下：

保持架特征频率与转频关系如下：

其中f_rm＝n/60，d为滚动体直径，D为轴承节径，α为接触角；

7)依据不同部位的振动源确定振动损耗。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种物联网机泵实时能效评测的方法，具备以下有益效果：

该物联网机泵实时能效评测的方法，通常设备信息以铭牌形式贴装在传统机泵上，并且没有功率曲线和损耗等出厂试验数据，本方案通过机载测评模块预存电机或泵出厂设备信息(功率曲线和损耗等出厂试验数据)、实时采集机泵运行和状态参数，内置分析软件实时完成机器健康状态和能效等分析，工业网络接口让机泵智能化地快速融入企业DCS系统，能够为设备事故如不平衡、不对中、转子碰摩、松动和轴承损坏等故障的发现提供强有力的分析诊断手段，可将振动参数、电能参数和过程参数深度融合，进行分析，给出机组运行能效的结果，通过振动信号修正能效，提高了能效评测的准确性，达到实时能效评测的目的，并且无线射频识别模块能可靠一定范围内的电子身份标签，获取机泵唯一的身份信息。

附图说明

图1为本发明提出的一种物联网机泵实时能效评测的方法机载测评模块功能框图；

图2为本发明提出的一种物联网机泵实时能效评测的方法特定频率振动信号提取流程图；

图3为本发明提出的一种物联网机泵实时能效评测的方法等角度重采样示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种物联网机泵实时能效评测的方法，物联网机泵由机泵设备和机载测评模块和多传感器构成，多个传感器包括动力、压力、流量、电压、电流传感器、温度、转速、气压、湿度和水质传感器等，实现透彻感知，机载测评模块包括存储器单元、MCU单元、采集单元、无线射频识别模块、工业通讯模块和晶振，存储器单元是预存电机和泵出厂设备信息(功率曲线和损耗等出厂试验数据)，MCU单元可以连续监测振动和过程参数，如轴振(摆度)、瓦振、偏心、胀差、轴位移、热膨胀和转速以及温度和压力等，能够为设备事故如不平衡、不对中、转子碰摩、松动和轴承损坏等故障的发现提供强有力的分析诊断手段，可将振动参数、电能参数和过程参数深度融合，进行分析，给出机组运行能效的结果，无线射频识别模块能可靠一定范围内的电子身份标签，获取机泵唯一的身份信息，工业网络接口能机泵互联或让机泵融入企业DCS系统。

一种物联网机泵实时能效评测的方法，包括以下步骤：

1)通过转速传感器获取转速信号，再通过拟合得到转速的拟合函数；

2)根据得到的转速拟合函数n′(t)，通过积分得到转角随时间的变化函数θ(t)，其中θ(t)＝∫n′(t)dt；

3)对转角变化曲线进行等角度划分Δθ，如图3所示，获取等角度重采样的时间序列t_k(k＝0，1，…，n)；

4)根据时间序列t_k对加速度振动信号Y(t)进行插值，得到等角度重采样振动信号Y′(t)；

5)对振动信号Y′(t)作FFT变换，即可得阶次谱；

6)利用特征频率与转频的关系确定振动部位，

外圈特征频率与转频关系如下：

内圈特征频率与转频关系如下：

滚动体特征频率与转频关系如下：

保持架特征频率与转频关系如下：

其中f_rm＝n/60，d为滚动体直径，D为轴承节径，α为接触角；

7)依据不同部位的振动源确定振动损耗。

能效测评算法：

电机：额定转速下的电机能效＝实际轴功率/实际电机输入功率

水泵：额定转速下的泵能效＝额定转速下的水功率/额定转速下的轴功率通过振动信号修正能效，修正算法如下，特征振动提取流程具体见图2

电机：额定转速下的电机能效＝实际轴功率/(实际电机输入功率–电机特征振动能耗–电机损耗)

水泵：额定转速下的泵能效＝额定转速下的水功率/(额定转速下的轴功率-泵特征振动能耗–水泵损耗)

本发明的有益效果是：通常设备信息以铭牌形式贴装在传统机泵上，并且没有功率曲线和损耗等出厂试验数据，本方案通过机载测评模块预存电机或泵出厂设备信息(功率曲线和损耗等出厂试验数据)、实时采集机泵运行和状态参数，内置分析软件实时完成机器健康状态和能效等分析，工业网络接口让机泵智能化地快速融入企业DCS系统，能够为设备事故如不平衡、不对中、转子碰摩、松动和轴承损坏等故障的发现提供强有力的分析诊断手段，可将振动参数、电能参数和过程参数深度融合，进行分析，给出机组运行能效的结果，通过振动信号修正能效，提高了能效评测的准确性，达到实时能效评测的目的，并且无线射频识别模块能可靠一定范围内的电子身份标签，获取机泵唯一的身份信息，解决了从传感器数据采集到DCS系统或SCADA系统进行能效评测过程中，保证数据的实时性和各传感器数据的同步采样是目前存在的问题，进而影响能效评测的准确程度，随着我国对机泵设备制造质量的要求不断提高，必然需要提高机泵设备能效评测的准确性的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。