[发明专利]风机能耗监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机能耗监测方法及系统。

背景技术

风机、电机、水泵、压缩机被国际能源署（IEA）统称为“工业电机系统”。国家发改委“十一五”节能规划中指出，工业电机系统是中国的主要电力用户，占全部用电量的50％以上，其中风机的用电量占全国用电量的10.4%。因此，风机效率的提高，对节约电能意义十分重大。

风机系统量大面广，节电潜力巨大。“通风机能效限定值及能效等级”国家标准的出台，规定了通风机的能效等级、能效限定值、节能评价值及试验方法，为我国高效风机能效工作的研究与开展提供了依据。也标志着我国高效风机能效标识工作的开始。2010年11月1日风机将正式列入中华人民共和国实行能源效率标识的产品目录（第六批），并已开始着手实施。 

风机在工业生产中长期运行时候，会产生很多故障，如动态不平衡引起的振动（包括转子系统制造过程剩余不平衡；风机叶片在旋转过程中，由于局部磨损或腐蚀，以及局部损坏或堵塞异物等原因；鼓风机在高温高压下工作，因热变形和热膨胀造成弯轴现象等）；不对中引起的振动（资料表明，30％～50％的设备存在不对中问题。不对中既可产生径向振动，又会产生轴向振动；既会造成临近联轴节支承处的振动，也会造成远离联轴节的自由端的振动）；机械松动（松动既可能导致机器的其它故障也可能因其它故障所引起，机械部件的磨损变形、轴系的不对中、不平衡等与松动相互影响）；油膜振荡引起的振动；气体冲击引起的振动；气体压力波动引起的振动；谐波成份引起的振动；风机驱动用电机的各种故障，此外如轴、皮带链、齿轮、轴承等传动机构故障、电机灰尘凝结造成的散热不佳、运行时间过长或污垢及水的污染造成的润滑不佳等都会引起效率降低和能耗提高。这些故障，普遍会造成电机及风机系统发热、各种损耗增加，从而降低系统效率，增大系统能耗。因此，各种故障的存在与能效值降低(能耗值升高)存在因果关系，挖掘各种故障特征与能效降低值（能耗升高值）之间的数值关系，可作为能耗监测的依据。对于企业能效管理、及时淘汰和更换高能耗设备、有针对性的实现高能耗设备检修具有重要意义。

通风机的总效率定义为风机传递给气体的动能和静压能之和与电机所传递的能量之比。现在使用于质检部门等其他机构的风机能耗检测系统，采用GB/T 1236-2000《工业通风机 用标准化风道进行性能试验》及GB-19761-2009《通风机能效限定值及能效等级》国标中有关通风机的试验方法构建测试系统，需对转速、压差、流量、功率、温度、转矩等多参数进行测量，构建的系统价格昂贵。且现有风机能耗检测设备针对不同类型的风机，要额外加装风筒等结构以方便流量和风压测量，且需安装差压传感器、扭矩传感器、转速传感器等多种传感器。由于风机长期运行后，各种故障会造成能耗增加，因此对风机能耗监测有利于企业能效管理、及时淘汰和更换高能耗设备、有针对性的实现高能耗设备检修。而以上能耗检测方法造成现有设备不适合于风机应用企业进行能耗监测，现有的昂贵设备更不适于为每台风机匹配实现全天候能效监测。

随着节能减排基本国策的推进，风机的各种故障引起的效率降低及能耗提高需引起各风机应用企业的重视，此外外部电网参数变化引起的能效降低和能耗增加，也可以通过风机振动信号分析出来。在设备具有高性价比的前提下，为每台大功率风机配备能耗监测装置，实现对风机能效长期实时监测、准确发现由于各种机械故障、电气故障或供电电网参数变化引起的效率降低现象，对于企业能效管理、及时淘汰和更换高能耗设备、有针对性的实现高能耗设备检修具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利于企业能效管理、及时淘汰和更换高能耗设备、有针对性的实现高能耗设备故障检修的风机能耗监测方法及系统。

本发明的技术解决方案是：

一种风机能耗监测方法，其特征是：包括下列步骤：

（一）首先进行离线训练样本采集：

（1） 离线训练样本采集系统构建

构建能耗测试系统，采用包括扭矩传感器、差压传感器、转速传感器的多种传感器，检测风机流量、通风机全压、通风机静压、容积流量、风机轴功率，最终得通风机效率，从而得知通风机能耗大小；

采用三个三轴加速度传感器，分别置于轴承座外壳、电机外壳、通风机外壳上，获取三个测试点的X、Y、Z三轴正交振动信号；通过与转轴垂直平面内的两个相互垂直的涡流传感器同时采集振动信号，并分别将所采集的数据作为横、纵坐标拟合成的图形，即为轴心轨迹；

（2） 风机无故障时训练样本离线获取