[发明专利]一种基于数字孪生的高压隔膜泵单向阀健康管理系统及方法

说明书

本发明公开一种基于数字孪生的高压隔膜泵单向阀健康管理系统及方法，涉及数控系统维管领域；包括数据采集组件、工业数字孪生智能管控平台、模型仿真数据组件、故障与性能退化仿真数据模型、设备健康数据预测性维护模型、状态监测组件、故障诊断与预测的模型、3D可视化模型、维修规划模型、现场作业记录数据模型和反馈维护报备模型，所述反馈维护报备模型内数据反馈至数据采集组件，使上述各步骤依次信息传递并循环工作；对工业生产设备中高压隔膜泵单向阀、及其相连部件进行故障的分析和提前预测，及时进行维护，减少因为设备意外故障导致的产能下降和财产损失。

技术领域

本发明涉及数控系统维管领域，具体的涉及一种基于数字孪生的高压隔膜泵单向阀健康管理系统及方法。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统；数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，在众多领域中应用，较多应用在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域，国内深入应用的是工程建设领域；

基于数字孪生技术的设备异常/故障预警、诊断溯源，能够降低设备诊断的难度，提高诊断的准确性与可靠性，保障工业生产设备可靠运行；同时依靠数字孪生体的耦合关系，在实际生产线运行过程中，对数字孪生体进行动态更新与异常值反馈，从而保证模型的精度与时效；

隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵在控制过程中的作用是接受调节器或计算机的控制信号，改变被调介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动化；在自动调节系统中通过检测单元对各项数据进行观察，通过调节控制单元进行调节，通过隔膜泵执行调节操作；实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制。

隔膜泵设置弹性隔膜和两组单向阀，在隔膜泵中单向阀保证隔膜泵的正常工作，在高压隔膜泵中单向阀相较于普通隔膜泵工作负荷更大，需要保证高压隔膜泵中单向阀的稳定工作。

综上所述，目前高压隔膜泵单向阀工作过程存在以下技术问题：高压隔膜泵中单向阀工作情况无法观察，随工作时间增长，高压隔膜泵单向阀的健康情况下降，产生随时失效的风险，单向阀发生故障意外情况下，导致高压隔膜泵发生损坏，使工业生产设备工作意外中断，产生不必要的损失，且需要大量专业人员对工业生产设备进行检查，进行故障损坏后修复。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于数字孪生的高压隔膜泵单向阀健康管理系统及方法，设计并基于工业数字孪生智能管控平台研发工业生产设备健康管理系统，对现场状态进行集中监控和远程运维，提高运维的智能化与自动化，减少正常工作时间的检查人力，减轻人力负担，在发生故障损坏前进行修复，降低运维成本。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于数字孪生的高压隔膜泵单向阀健康管理系统及方法，包括数据采集组件、工业数字孪生智能管控平台、模型仿真数据组件、故障与性能退化仿真数据模型、设备健康数据预测性维护模型、状态监测组件、故障诊断与预测的模型、3D可视化模型、维修规划模型、现场作业记录数据模型和反馈维护报备模型，所述反馈维护报备模型内数据反馈至数据采集组件，使上述各步骤依次信息传递并循环工作；

所述数据采集组件包括获取监测数据、性能数据、运行日志和环境数据的监测硬件，在工业生产设备中高压隔膜泵单向阀、及其相连部件运行中，对故障有重大影响的特定参数数据进行实时监测和提取；

所述工业数字孪生智能管控平台包括工业现场传感器、智能终端和管控一体化平台，构建工业现场高压隔膜泵单向阀及关联工业生产设备的数字化镜像，模拟物理对象在计算中仿真处理的数学模型，描述物理对象在现场环境中的变化；