泵的监测制造技术

本公开公开了一种包括泵和传感器的泵系统。所述泵包括限定泵室的泵壳、用于将可流动材料接收到室中的入口、用于将可流动材料从室中排出的出口、以及设置在泵室内以将泵室内的可流动材料加速的叶轮。泵还包括在泵室的内周表面和出口的内周表面之间延伸的过渡区域，过渡区域被配置用于将由叶轮加速的可流动材料转向到出口。振动传感器安装到泵壳上，并布置成用于检测过渡区域的振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】泵的监测
本公开涉及一种用于监测泵的系统和方法。该系统和方法特别但非排他地用于监测渣浆泵。
技术介绍
用于诸如矿物加工、化学、石油和天然气、发电等各种操作的泵，它们的状况不断变化。这可以是例如泵的各种部件的性能波动和/或劣化的形式。关于性能波动，这些可能是由泵的内部变化或外部(例如环境)变化引起的。这种变化可能需要修改泵的各种操作参数，以确保泵的性能保持在合适的范围内。例如，泵处理的材料稠度的变化可能需要调节流速。这种泵通常在高度破坏性的状况下运行，由此泵的部件可能由于例如空化而磨损或凹陷。一个部件的劣化会导致泵中的不平衡，从而导致加速劣化。泵的性能和寿命都会直接影响运行操作的成本。如果泵出现故障，它可能导致整个处理的停工。类似地，以次优性能水平运行的泵可能会导致效率低下的处理，消耗的能量比需要的多。因此，需要监测泵的这些状况。一种已知的方法是让操作者亲自观察泵。操作者可以查看和监听泵，并且可以对泵的参数进行各种测量。基于使用这种泵的经验，操作者可能能够提供泵的性能如何以及泵或其部件之一是否需要更换的估计。这种监测泵的方法依赖于操作者的经验，并且可能忽略不容易由操作者测量的泵的许多操作参数。这可能会导致操作者的估计不准确。应该理解的是，如果这里提到任何现有技术，这种引用并不构成对现有技术在澳大利亚或任何其它国家形成了本领域普通常识的一部分的承认。
技术实现思路
公开了一种包括泵和传感器的泵系统。该泵包括限定泵室的泵壳、用于将可流动材料接收到室中的入口、用于将可流动材料从室中排出的出口、以及设置在泵室内以将泵室内的可流动材料加速的叶轮。该泵还包括在泵室的内周表面和出口的内周表面之间延伸的过渡区域，该过渡区域被配置用于将由叶轮加速的可流动材料转向到出口。振动传感器安装在泵壳上，并设置成用于检测过渡区域的振动。泵系统还包括处理器，该处理器被配置为从振动传感器接收表示过渡区域处的振动的振动数据。处理器还被配置为处理振动数据以确定(或指示)泵的磨损或性能状况。过渡区域由于其作为可流动材料转向器的功能而特别容易磨损。例如，压差可以形成在过渡区域上，并且可以随着叶轮叶片的远端经过而波动。这可能导致流体中的压力脉冲，从而可能导致过渡区域受到损坏。可流动材料和过渡区域之间的摩擦和/或冲击(当可流动材料试图在泵室内再循环时)也可能导致磨损。过渡区域也是泵的可能特别普遍出现空化的区域。过渡区域的振动可以是整个区域的振动或者该区域的一部分的振动(诸如该区域表面的孤立振动)的形式。除了这种磨损之外，很明显，因为在过渡区域叶轮和泵套(pumpliner)或泵壳之间存在密切的相互作用，所以过渡区域的振动可以特别指示叶轮和泵套或泵壳的状况。因此，指示过渡区域振动的振动数据可用于推断泵的磨损或性能状况。检测或推断泵的这种状况的能力可以在不需要操作者目视检查泵或在泵附近的情况下完成。振动的变化可以用来估计泵的劣化，并且可以预测何时可能需要更换泵或泵的部件。显而易见的是，要测量表示过渡区域振动的振动，振动传感器不必直接位于过渡区域旁边。然而，将振动传感器定位在该区域附近可以减少数据中的外部(过渡区域外部)噪声，并且可以提供更好的结果。在一个实施例中，出口可以限定内部出口直径。振动传感器可以安装到壳体上，与过渡区域的距离小于两个出口直径。振动传感器可以安装到壳体上，与过渡区域的距离小于一个出口直径。这种定位可以确保可以测量过渡区域的振动。在一个实施例中，振动传感器可以是加速度计。与其它传感器相比，加速度计可能相对成本效益较高且易于获得。加速度计可以是三轴加速度计或单轴加速度计。在一个实施例中，振动传感器的感测元件可以定向成感测沿着相对于旋转轴大致径向延伸的轴的振动。这可以允许振动传感器在可流动材料流穿过过渡区域时测量可流动材料流的振荡。在一个实施例中，振动传感器的感测元件可以定向成感测沿着相对于泵的旋转轴大致周向延伸的轴线的振动。在一个实施例中，振动传感器可以安装到泵壳的外壁上。在一个实施例中，振动传感器可以至少部分嵌入泵壳中。例如，振动传感器可以与壳体螺纹接合(即，通过螺纹凹槽)。在一个实施例中，泵壳可以包括限定泵室的内部(并且可选地可拆卸的)泵套，并且传感器可以安装成至少部分嵌入泵套内。在内部泵套由弹性材料形成的情况下，振动传感器可以例如模制到泵套中。在一个实施例中，该系统还可以包括控制器，以响应于所确定的泵的磨损或性能状况来控制泵。例如，控制器可以调节泵的操作参数，或者可以停止泵的操作。在一个实施例中，处理器可以被配置为对振动数据执行频谱分析。处理器可以被配置成基于对与泵的叶片通过频率相对应的振动数据的选择来确定泵的磨损或性能状况。对于本领域技术人员应该显而易见的是，叶片通过频率取决于各种因素，包括叶轮的构造和叶轮的转速。在泵的操作中，当叶片通过过渡区域时，跨叶片(和过渡区域)的流体中会形成压差。这些压差会导致流体中的“脉冲”，该脉冲会表现出特定的振动特征(例如在过渡区域)。在某些情况下，过渡区域响应于该脉冲而振动。显而易见的是，随着泵的磨损或性能状况随时间变化(例如叶轮、衬套或壳体磨损)，脉冲的特性可能会变化。因此，通过选择与脉冲对齐的过渡区域振动频率(即叶片通过频率)，可以确定泵的性能或磨损状况。在一个实施例中，处理器可以被配置为基于与泵的叶片通过频率相对应的振动数据随时间的变化来确定泵的磨损或性能状况。在一个实施例中，处理器可以被配置为对照历史振动数据分析振动数据，以将振动数据分类为代表具有特定性能或磨损状况的泵的数据。在一个实施例中，可以使用机器学习算法来执行分类。机器学习算法可以包括例如随机森林、逻辑回归、支持向量机和/或人工神经网络。机器学习算法可以提供一种基于大量历史数据集预测性能或磨损状况的高效方法。还公开了一种方法，包括检测泵的至少一个区域中的振动，从测量的振动获得振动数据，该振动数据指示泵的过渡区域处的振动，并且分析该振动数据以确定(或指示)泵的磨损或性能状况。在一个实施例中，该方法还可以包括分析振动数据的预定频率范围(或样本)以指示泵的磨损或性能状况。在一个实施例中，频率范围通常可以对应于泵的叶片通过频率或该叶片通过频率的倍数。如上所述，叶片通过频率(以及该频率的谐波)下的振动可以指示过渡区域和/或叶轮的叶片的状况。该频率下振动幅度的变化可以指示泵的内表面(例如，在过渡区域)和/或叶轮随着时间的磨损。在一个实施例中，频率样本可以包括一个或多个10Hz宽的频带，包括叶片通过频率和/或叶片通过频率的一倍或多倍。在一个实施例中，该方法还可以包括确定预定频率范围内的振动幅度是否超过预定阈值幅度的步骤。预定阈值幅度可以在泵之间和泵安装情况之间变化。阈值幅度可以基于历史数据(例如，先前使用该方法测量的)来设置。在一个实施例中，该方法可以包括监测预定频率范围的幅度随时间的变化的步骤。在一个实施例中，该方法可以包括计算振动数据样本的均方根，并确定计算的均方根是否超过预定阈值均方根值。在一个实施例中，磨损或性能状况可以是过渡区域(即分水角(cutwater))处的磨损。在一个实施例中，磨损或性能状况可以是泵叶轮的磨损。在一个实施例中，磨损或性能状况可以是泵的液压状况。在一个实施例中，可以使用加速度计来检测振动。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵系统，其包括：泵，其包括：泵壳，其限定泵室；入口，用于将可流动材料接收到室中；出口，用于从室中排出可流动材料；叶轮，其设置在所述泵室内以将所述泵室内的可流动材料加速；以及过渡区域，其在所述泵室的内周表面和所述出口的内周表面之间延伸，所述过渡区域被配置为用于将由所述叶轮加速的可流动材料转向到所述出口；以及振动传感器，其安装到所述泵壳上，并且布置成用于检测所述过渡区域处的振动；以及处理器，其被配置为：从所述振动传感器接收指示所述过渡区域处的振动的振动数据；并且处理所述振动数据以确定所述泵的磨损或性能状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.16 AU 20169018041.一种泵系统，其包括：泵，其包括：泵壳，其限定泵室；入口，用于将可流动材料接收到室中；出口，用于从室中排出可流动材料；叶轮，其设置在所述泵室内以将所述泵室内的可流动材料加速；以及过渡区域，其在所述泵室的内周表面和所述出口的内周表面之间延伸，所述过渡区域被配置为用于将由所述叶轮加速的可流动材料转向到所述出口；以及振动传感器，其安装到所述泵壳上，并且布置成用于检测所述过渡区域处的振动；以及处理器，其被配置为：从所述振动传感器接收指示所述过渡区域处的振动的振动数据；并且处理所述振动数据以确定所述泵的磨损或性能状况。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述出口限定内部出口直径，所述振动传感器安装到所述壳体上，与所述过渡区域的距离小于两个出口直径。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述振动传感器是加速度计。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述振动传感器被定向为感测沿着相对于所述泵的旋转轴线大致径向延伸的轴线的振动。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述振动传感器被定向为感测沿着相对于所述泵的旋转轴线大致周向延伸的轴线的振动。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述泵壳包括限定所述泵室的内部泵套，并且所述传感器被安装为至少部分嵌入所述泵套内。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其还包括控制器，用于响应所确定的所述泵的磨损或性能状况来控制所述泵。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置为基于对于与所述泵的叶片通过频率相对应的所述振动数据的选择来确定所述泵的磨损或性能状况。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器被配置为基于对应于所述泵的叶片通过频率的所述振动数据随时间的变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：M汉贝，CD斯特鲁德威克，BM贝克，
申请(专利权)人：伟尔矿物澳大利亚私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU