CN103249952B - 用于泵监控的装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置和方法，所述装置由与待监控构件固定相连的第一单元（1）并且由第二单元（9）组成，所述第一单元（1）至少包括一个用于检测构件特性的传感器（2）、用于分析传感器信号的分析单元（4）、用于将分析结果传输给与所监控构件在空间上分离的接收器的发射单元（5）和能量供应源（6），所述第二单元（9）包括接收单元（10）、所传输的信号的分析装置（11）和所检测的构件特性的显示装置（8）和/或转发装置（13），其中分析结果的传输声音式地、即借助于声波进行。

Description

用于泵监控的装置

技术领域

本发明涉及用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置和方法。

背景技术

离心泵在大量设备中使用，在这些设备中离心泵有时被置于非常恶劣的条件下。因此，必须依据应用精确监控离心泵、尤其是叶轮的状态，以避免离心泵或整个设备的损坏。

DE4005503A1示出了借助于光发射器（Lichtsender）和光学探针监控叶轮的装置。该监控形式要求将光发射器和传感器固定地定心在翼的前缘上。然而该监控方法仅适合于输送光学上透明的介质的离心泵。

通过DE102008019472A1已知一种具有泵定子和泵转子的真空泵，其中该泵转子含有收发器。在转子中附加地布置有与收发器相连的传感器、微控制器和存储器。布置在定子中的读取器从收发器中读出转子的传感器数据。该监控方式对真空泵的电磁兼容性提出了非常高的要求。

发明内容

本发明的任务是实现用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，该装置可应用于任意液体的或加载固体的输送介质并且不取决于电磁边界条件。

该解决方案设置了用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中信号传输声音式地、即借助于声波进行。这使得能够简单且可靠地传输所监控的转动式构件的信号。

在本发明的拓展方案中，在第一单元、即发射单元和第二单元、即接收单元之间的传输距离上设置液体的和固体的导声介质。在此有利的是，声音可沿着路径传导并且该路径的特性可明确确定。在传输时可以考虑声音在固体介质和液体介质之间的相位过渡。信号的相应编码考虑了相位过渡处的损耗。

通过第一单元具有额定值存储器，在该额定值存储器中存储针对所测量的传感器信号的比较值，获得另一优点。在该额定值存储器中可以存储与测量值进行比较的阈值。如果达到阈值，那么会给接收单元发送相应的信号。

通过与***噪声频率有偏差地选择信息传输频率，阻止了所传输的信号的恶化。离心泵和与它相连的构件的所有声音排放应当理解为***噪声。尤其是不同构件的组合导致了***的、专门取决于设备的独特配置的固有频率。通过该措施阻止了在分析所接收的信号时的错误解释。在有针对性的信号匹配情况下，所述传输对于通过上述***噪声引起的干扰是不敏感的。

为了可以将从外部输入的环境噪声、也就是对离心泵或设备的声音影响与声音式传输的信号区分开来，在第二单元中设置用于测定环境噪声的声波传感器。借助于合适的滤波器可以将环境噪声与传输的信号分开，借此改进信号信息。

与离心泵叶轮固定相连的发射装置通常在对于电子组件来说非常恶劣的环境中使用。因此，有利的是第一单元集成在构件中，尤其是第一单元被浇注在该构件中。该构件的表面因此同时保护发射装置。由于声音式传输，将第一单元集成到金属构件中是可能的，因为在金属中的声音式信号传输表现出色。将包括接收单元的第二单元集成到金属壳体中或从外部安置到壳体上同样是可能的。

该第一单元配备能量供应装置，其中在此在最简单情况下涉及蓄电池。还可以设置发电机，所述发电机从构件的运动、从振动或温度梯度中获得电能。向第一单元自给自足地供应能量尤其是当该第一单元封装式地嵌入到构件中时很重要。在该情况下需要在构件的使用寿命期间确保能量供应。

在本发明的拓展方案中，第一单元的传感器被设计用于检测离心泵或设备的构件特性，例如机器温度、机械压力或应力或构件断裂。借此，对各构件的有针对性的监控是可能的。特别是构件断裂可通过相应断裂传感器以简单的方式确定，该断裂传感器实施为穿过构件延伸的金属丝，因为在构件断裂情况下金属丝的中断可通过金属丝的简单的短路确定。此外，可以通过传感器检测运行参数。在离心泵的情况下，所述运行参数例如是转速、功率需求或使用持续时间。这使得对其状态可能强烈取决于这些参数的构件的另外的监控成为可能。

在另一拓展方案中可能的是，传感器检测输送介质的特性。在此情况下，例如可以确定介质的黏度、温度或浓度，它们然后由微处理器分析。微处理器的分析结果被传输到外部。

另外，应当描述利用前述装置监控构件的方法，在该方法中对至少一个传感器的查询以周期性重复的间隔进行。所测量的传感器数据与来自额定值存储器的额定值比较并且在超出阈值的情况下给接收单元发送信号。替换地可能的是，持续地发送信号，借此可确定发射装置的功能性。在超出阈值的情况下不再发送信号，借此表明有干扰，它使得需要检查离心泵或设备。

接收单元连续地接收噪声并且有针对性地根据可能的发射噪声、即可给定的频率和脉冲形状进行滤波。如果确定了信号，那么该信号被分析并且或者在显示器上显示和/或转发给上级设备控制装置。

在本方法的另一拓展方案中，在信号分析时使用考虑了离心泵或设备的环境噪声的信息。借此可以减少误差。

此外，本发明包括离心泵的叶轮，该叶轮配备了用于构件监控的装置。该简单且低成本的装置使得可以无接触地监控叶轮，其中在无接触的或无线的信号传输情况下既不需要考虑输送介质的特性，也不需要考虑来自离心泵环境的电磁影响。

当叶轮由聚合物材料、尤其是由聚合物混凝土或矿物浇注物制成时，对于将用于构件监控的装置集成到叶轮中是特别合适的。这些材料是冷浇注的，使得不需要对所浇注的第一单元的特殊保护。

另外的实施方式从至今为止示出的实施方式组合中得出，因此在这里不进一步描述。

附图说明

本发明实施例在附图中示出并在下面详细描述。

具体实施方式

图1示出了用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，该装置由与待监控构件固定相连的第一单元1组成。除了与构件直接相邻的布置外，还存在将第一单元直接组合到该构件中的可能性。这例如当该构件由可以在较低温度时浇注的浇注材料组成时提供，该浇注材料例如是聚合物材料、尤其是聚合物混凝土或矿物浇注物。为此，完成配置的、自给自足的和无线设计的第一单元例如被浇注到离心泵叶轮中。为了简化图示该构件本身未画出。

第一单元1包括用于检测构件特性的传感器2，该传感器2在传感器连接端3处与第一单元1相连。多个传感器2与第一单元1相连也是可能的。例如温度传感器、压力传感器和/或材料传感器或其他传感器可考虑作为传感器2。在图中画出了断裂传感器，它由至少一个穿过构件的有断裂危险的区域延伸的金属丝组成。如果在构件上在一位置处形成裂缝，金属丝延伸穿过该位置，那么金属丝在裂缝继续扩大情况下断裂并且中断沿着该金属丝的电传导。以此方式可以简单地在构件中探测到裂缝。此外，在多个并联连接的金属丝情况下可以观察到裂缝的继续扩大。

用于分析传感器信号的微处理器4直接分析由传感器2记录的数据并将分析结果转发给发射单元5，该发射单元5用于传输给与所监控构件在空间上分离的接收单元。传感器查询的频率取决于期待的事件的概率。该频率明显影响能量需求。较小的检查频率导致长的电池使用寿命并且当该***在两次查询之间的暂停内转换到节能模式或关闭时进一步改进。

按照本发明的通过声音式数据传输的构件监控是在所使用的构造内部最安全和最低成本的变型方案。信号8可以构成为可以包含不同频率、脉冲序列或它们的组合的声音消息电报。通过重复同样的信号可以避免错误传输。在本实施方式中形成发射单元5的声音生成器的实施强烈取决于待传输的信息、所使用的频率和周围的输送介质，因为该输送介质必须被信号8穿过。在此情况下需要注意的是，该信号在嵌入式第一单元的情况下必须首先离开该构件，其中在固体构件与液体或带有固体的传输介质之间发生过渡。当第二单元同样也集成在固体构件中时，例如集成在壳体中时，或当第二单元在声音有效距离内安置在壳体的外侧上时，发生信号的另外的过渡。此外，在第一单元1上安装能量供应源6。为此，如同可以从转动的叶轮中或从叶轮内的温度分布中获取能量的装置，电池同样也适用。

图1进一步示出了配备接收单元10的第二单元9。在使用在离心泵中时所述第二单元9安装在泵壳体内或上。分别根据通过输送介质的负荷给接收单元配以保护。如同在第一单元1中那样可以提供将第二单元9直接浇注到泵壳体内。接收单元10在其可检测的频率范围方面与发射器5协调。所检测的信号输入到分析单元11中。在示出的实施例中，分析结果可以直接在泵处显示，为此设置相应的显示装置12。该显示可以是声音式或光学式地进行。替换地存在将分析结果转发给上级设备控制装置的可能性，为此设置连接端13。

附图标记列表

1第一单元

2传感器

3传感器连接端

4微处理器

5发射单元

6能量供应源

7传输距离

8信号

9第二单元

10接收单元

11分析单元

12显示器

13连接端

Claims (16)

1.一种用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，所述装置由与待监控构件固定相连的第一单元（1）以及第二单元（9）组成，所述第一单元（1）包括能量供应源（6）、至少一个传感器（2）、微处理器（4）、用于将信号（8）传输给与所监控构件在空间上分离的接收单元的发射单元（5），所述第二单元（9）包括接收单元（10）、用于分析所传输的信号（8）的装置（11）和用于显示所检测的构件特性的装置（12）和/或用于转发所检测的构件特性的装置（13），其特征在于，所述信号（8）的传输声音式地、即借助于声波进行。

2.根据权利要求1所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其特征在于，在所述发射单元（5）和所述接收单元（10）之间的传输距离（7）上设置液体的和固体的导声介质。

3.根据权利要求1或2所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其特征在于，所述第一单元（1）的微处理器（4）含有额定值存储器。

4.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中信号传输的频率和相位与***噪声的频率有偏差。

5.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其特征在于，在所述第二单元（9）处设置有用于检测环境噪声的声波传感器。

6.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中所述第一单元（1）集成到构件中。

7.根据权利要求6所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中所述第一单元（1）浇注到构件中。

8.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中所述传感器（2）检测离心泵或设备的运行参数。

9.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，所述传感器（2）检测离心泵或设备的构件特性。

10.根据权利要求9所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中所述传感器（2）是断裂传感器。

11.根据权利要求1至2之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置，其中所述传感器（2）检测输送介质的特性。

12.一种利用按照权利要求1至11之一所述的装置监控转动式构件的方法，其特征在于，对至少一个传感器（2）的查询以周期性重复的间隔进行，其中传感器数据与来自额定值存储器的额定值比较并且在超出阈值的情况下给接收单元（10）发送信号（8），其中所述接收单元（10）分析该信号（8），并且在显示器上显示所述信号（8）和/或将所述信号（8）转发给上级设备控制装置。

13.根据权利要求12所述的利用装置监控转动式构件的方法，其特征在于，为了分析信号而使用考虑离心泵或设备的环境噪声的信息。

14.一种离心泵的转轮，其特征在于，所述转轮配备有根据权利要求1至11之一所述的用于监控离心泵或包括离心泵的设备中的转动式构件的装置。

15.根据权利要求14所述的转轮，其特征在于，所述转轮由聚合物材料制成。

16.根据权利要求15所述的转轮，其特征在于，所述转轮由聚合物混凝土制成。