基于无线网络通讯的隔膜泵参数在线检测系统设计

张岩

【摘要】 无线通讯网络的应用可以方便的利用移动节点或有线难以访问的节点，从而简化维护工作，降低服务成本和停机时间，使工作人员达到最佳的分配效果。传统的参数在线检测系统，从控制室到控制现场的布线比较复杂，会对正常的生产运行造成一定的影响，针对这种情况，本文提出了基于无线网络通讯的隔膜泵参数在线检测系统，实现了具有高度灵活性的隔膜泵参数在线检测。

【关键词】 无线通讯网络 隔膜泵 在线检测

一、前言

大型隔膜泵工作条件恶劣，价格昂贵，结构复杂，故障激励不可能逐一查出这就需要开发一个智能化的在线检测系统。本文设计出一种基于无线网络通讯的隔膜泵参数在线检测系统，通过对输送介质物理特性，包括振动、流量、压力、浓度和温度等参数的采集和分析，及时对隔膜泵的运行情况及趋势做出判断，从而有效的对隔膜泵故障临界状态进行预估，降低隔膜泵的故障率。

二、系统的硬件设计

隔膜泵参数在线检测系统架构图如图1所示。

（1）数据采集卡的选择。本系统中选择了西安达泰USB接口高精度数据采集卡，该产品为16位高精度USB2.0接口采集卡，A/D 转换器分辨率为16bit ，数据传输是通过USB接口，支持即插即用，具有传输速度快，携带方便等优点，适用于高精度实时数据采集。（2）传感器的选择。根据隔膜泵振动信号的特点，本系统中测量振动的传感器选择了美国measurement公司生产的EGPE-4B系列加速度传感器。之所以选择加速度振动传感器，是因为在相同的工作条件下，设备同一部位的加速度值最大，其次是速度值和位移值，说明加速度对振动信号比较灵敏，用加速度测量更合理。

（3）PLC的选择和配置

PLC选择西门子S7-300系列，具体配置见表1所示。

（4）无线网络的选择。SCALANCE W系列无线通讯产品在可靠性、坚固性和安全性方面表现出众。通过工业无线局域网（IWLAN）基本技术，使得IEEE802.11标准加以延伸，以符合工业领域用户的要求，尤其是对确定性响应和冗余性有较高要求的用户。通过该产品，用户将首次实现一种单一的无线网络即用于对数据要求严格的过程应用（IWLAN）以及一般通讯应用（WLAN）。

三、隔膜泵参数在线检测系统的功能描述

（1）数据采集。由于传感器传输到A/D板上的信号是模拟信号，要采用计算机对数据分析处理，就必须将模拟信号转变为计算机能识别的数字信号， 这就存在一个采样频率确定的问题。根据香农定理，要避免采用信号低频和高频的频混现象，必须使采样频率不小于2倍的采样信号的最高频率。考虑本系统所检测的设备中，电机的转速最高，所以，采样频率设定为基频的25倍。（2）数据显示。本系统中的数据显示主要有两种形式：直接数据显示和波形图显示。波形图显示可以直观的看到数据的趋势，是否超过临界值，从而有效地对隔膜泵故障临界状态进行预估，对异常工作状态进行报警。（3）数据分析。采用db2和db4小波的变换程序，根据以下原则变换：若没有发生故障时，一般选择db2，因为该小波的支撑集窄，衰减快，细化能力好，可以将细微的信号识别出来；若有预警时，选择db4小波，因为该小波提取故障信号的能力较强，可以将故障信号突兀的显示出来。（4）数据存储。该系统以数据库为核心，所有检测的数据都在数据库中保存。为了提高系统的准确性，首先要保证数据的完整性。一方面，数据库要记录隔膜泵运行的相关参数；另一方面，数据库还要记录历史的隔膜泵检测数据。

四、结语

隔膜泵参数在线检测系统已经成功应用于鞍山东鞍山烧结厂的管道化输送系统。通过对隔膜泵输送介质的物理特性的采集和分析，该系统能够对隔膜泵的运行情况及趋势做出判断，从而有效的对故障临界状态进行预估，避免了大量不必要的停机检修，有效降低了隔膜泵的故障率，具有很好的推广应用价值。

参考文献

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[2]金涛，童水光.往复式压缩机故障监测与诊断技术[J]. 流体机械，1999（11）

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