Methoden zur Störungsfrüherkennung an oszillierenden Verdrängerpumpen:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2006
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 8, Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik ; 1109 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 155 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 3185109082 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis wichtiger Formelzeichen und Abkürzungen VIII
1 Einleitung 1
1.1 Stand der Technik 1
1.2 Ziele der Arbeit 4
1.3 Inhaltliche Gliederung 5
2 Aulbau und Wirkungsweise von oszillierenden Verdrängerpumpen..... 7
2.1 Allgemeiner Aufbau und Arbeitsweise 7
2.2 Triebwerkskinematik und Förderstromcharakteristik 8
2.3 Druckverlauf und Indikatordiagramm 11
2.4 Aufbau und Funktion der Membranpumpe 14
2.5 Pumpenausführungsvarianten und Zusatzkomponenten IS
2.5.1 Pumpenköpfe 15
2.5.2 Arbeitsventile 16
2.5.3 Getriebe und Antrieb 17
2.5.4 Mehrzylindermaschinen 17
2.5.5 Pulsationsdämpfer 18
2.6 Zusammenfassung 20
3 Methoden zur Fehlererkennung und F»M»rHl«gn««» 23
3.1 Überwachung technischer Prozesse - Ziele und Anforderungen 23
3.2 Vorgehensweise zur Fehlererkennung und Fehlerdiagnose 24
3.3 Obersicht zu den Methoden der Fehlererkennung 24
3.4 Analyse von Signalmodellen 25
3.5 Analyse von Prozessmodeüen 27
3.5.1 Fehlererkennung mit Parameterschätzmethoden 28
3.5.2 Fehlererkennung mit Paritätsmodellen 33
3.5.3 Weitere Verfahren zur modellgestützten Fehlererkennung 34
3.6 Obersicht zu den Methoden der Fehlerdiagnose 35
3.7 Zusammenfassung 36
4 Physikalische ModeUbUdung mit Parameterschatzung 38
4.1 Ziele der Modellbildung 38
4.2 Modellierung der hydraulischem Teilsysteme 39
4.2.1 Rohrleitung 40
4.2.2 Drosselventile 41
4.2.3 Druckspeicher 42
4.2.4 Pumpenkopf. 43
4.3 Gesamtmodell 50
4.3.1 Druckaufbauphase 51
4.3.2 Druckphase 51
4.3.3 Druckabbauphase 52
4.3.4 Saugphase 53
4.3.5 Zusammenschaltung der Phasenmodelle 54
4.4 Adaption der Modellparameter durch Parameterschätzung 56
4.4.1 Online-Schätzung des Lastventilparameters kr 57
4.4.2 Schätzung der Saugleitungsparameter c^b und c^«, 58
4.4.3 Schätzung der Pumpenparameter £ , X , Vo 60
4.5 Modellerweiterung auf Mehrzylinderpumpen 65
4.5.1 Modellerweiterung „Druckphase 67
4.5.2 Modellerweiterung „Saugphase 68
4.6 Zusammenfassung 69
5 Methoden zur Störungsfrüherkennung an oszillierenden Verdrängerpumpen . 70
5.1 Auswertung des Drucksignals 70
5.1.1 Gas im Förderfluid 70
5.1.2 Kavitation 71
5.1.3 Leckage im Druckventil 72
5.1.4 Leckage im Saugventil 73
5.1.5 Symptomgenerierung 74
5.2 Auswertung des Körperschallsignals 76
5.3 Fehlererkennung und Fehlerdiagnose 79
5.3.1 Mehrfachfehler 80
5.3.2 Sensorfehler 81
5.3.3 Realisierung der Fehlerdiagnose mit Fuzzy Logik 86
5.4 Einfache Pumpenüberwachung durch Auswertung von Drehzahlschwingungen 88
5.5 Zusammenfassung 91
6 Praktische Erprobung 92
6.1 Ergebnisse an der Einzylinder-Membranpumpe 92
6.1.1 Beschreibung der Versuchsanlage 92
6.1.2 Fehlerfreier Betrieb 95
6.1.3 Gas im Förderfluid 96
6.1.4 Erhöhter Ansaugwiderstand mit anschließender Kavitation 98
6.1.5 Leckage am Druckventil 100
6.1.6 Leckage am Saugventil 102
6.2 Ergebnisse an der Dreizylindermembranpumpe 103
6.2.1 Aufbau der Versuchsanlage 104
6.2.2 Gas im Förderfluid 104
6.2.3 Erhöhter Ansaugwiderstand mit anschließender Kavitation 106
6.2.4 Ventilleckagen 107
6.3 Zusammenfassung 108
7 Fehlererkennung am Pumpenantrieb 112
7.1 Momentenbilanz am Getriebe 112
7.2 Das Lastmoment der Pumpe 113
7.3 Asynchronmotor 115
7.3.1 Aufbau und Funktion des Asynchronmotors 116
7.3.2 Modellbildung 118
7.4 Konzept der Antriebsüberwachung 121
7.5 Experimentelle Erprobung 124
7.5.1 Gemessene Motorsignale im fehlerfreien Betrieb 124
7.5.2 Gemessene und berechnete Signale bei einem Fehler im Antriebsstrang.... 125
7.6 Zusammenfassung und Ausblick 126
8 Zusammenfassung und Ausblick 127
Anhang A Prüfstände 130
A.1 Prüfstand: 1-Zylinder-Membranpumpe 130
A.1.1 Technische Daten der Prüfstandskomponenten 130
A.1.2 Sensordaten 132
A.1.3 System zur Messwerterfassung / Rapid Prototyping 134
A.2 3-Zylinder-Membranpumpe 135
A.2.1 Technische Daten der PrOftandskomponenten 135
A.2.2 Sensorik 136
Anhang B Mathematischer Anhang 137
B.l Mathematische Beschreibung der Triebwerkskinematik 137
B.2 Grundlagen der Fuzzy-Logik 138
B.2.1 Rechenoperationen mit unscharfen Mengen 139
B.2.2 Regelbasierte Fuzzy-Logik 140
B.3 Herleitung Kompressionsmodul 142
B.4 Herleitung Ersatzkompressionsmodul 145
B.5 Zustandsvariablenfilter 147
Literaturverzeichnis 150
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis wichtiger Formelzeichen und Abkürzungen VIII
1 Einleitung 1
1.1 Stand der Technik 1
1.2 Ziele der Arbeit 4
1.3 Inhaltliche Gliederung 5
2 Aulbau und Wirkungsweise von oszillierenden Verdrängerpumpen. 7
2.1 Allgemeiner Aufbau und Arbeitsweise 7
2.2 Triebwerkskinematik und Förderstromcharakteristik 8
2.3 Druckverlauf und Indikatordiagramm 11
2.4 Aufbau und Funktion der Membranpumpe 14
2.5 Pumpenausführungsvarianten und Zusatzkomponenten IS
2.5.1 Pumpenköpfe 15
2.5.2 Arbeitsventile 16
2.5.3 Getriebe und Antrieb 17
2.5.4 Mehrzylindermaschinen 17
2.5.5 Pulsationsdämpfer 18
2.6 Zusammenfassung 20
3 Methoden zur Fehlererkennung und F»M»rHl«gn««» 23
3.1 Überwachung technischer Prozesse - Ziele und Anforderungen 23
3.2 Vorgehensweise zur Fehlererkennung und Fehlerdiagnose 24
3.3 Obersicht zu den Methoden der Fehlererkennung 24
3.4 Analyse von Signalmodellen 25
3.5 Analyse von Prozessmodeüen 27
3.5.1 Fehlererkennung mit Parameterschätzmethoden 28
3.5.2 Fehlererkennung mit Paritätsmodellen 33
3.5.3 Weitere Verfahren zur modellgestützten Fehlererkennung 34
3.6 Obersicht zu den Methoden der Fehlerdiagnose 35
3.7 Zusammenfassung 36
4 Physikalische ModeUbUdung mit Parameterschatzung 38
4.1 Ziele der Modellbildung 38
4.2 Modellierung der hydraulischem Teilsysteme 39
4.2.1 Rohrleitung 40
4.2.2 Drosselventile 41
4.2.3 Druckspeicher 42
4.2.4 Pumpenkopf. 43
4.3 Gesamtmodell 50
4.3.1 Druckaufbauphase 51
4.3.2 Druckphase 51
4.3.3 Druckabbauphase 52
4.3.4 Saugphase 53
4.3.5 Zusammenschaltung der Phasenmodelle 54
4.4 Adaption der Modellparameter durch Parameterschätzung 56
4.4.1 Online-Schätzung des Lastventilparameters kr 57
4.4.2 Schätzung der Saugleitungsparameter c^b und c^«, 58
4.4.3 Schätzung der Pumpenparameter £" , X', Vo 60
4.5 Modellerweiterung auf Mehrzylinderpumpen 65
4.5.1 Modellerweiterung „Druckphase" 67
4.5.2 Modellerweiterung „Saugphase" 68
4.6 Zusammenfassung 69
5 Methoden zur Störungsfrüherkennung an oszillierenden Verdrängerpumpen . 70
5.1 Auswertung des Drucksignals 70
5.1.1 Gas im Förderfluid 70
5.1.2 Kavitation 71
5.1.3 Leckage im Druckventil 72
5.1.4 Leckage im Saugventil 73
5.1.5 Symptomgenerierung 74
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5.3 Fehlererkennung und Fehlerdiagnose 79
5.3.1 Mehrfachfehler 80
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5.3.3 Realisierung der Fehlerdiagnose mit Fuzzy Logik 86
5.4 Einfache Pumpenüberwachung durch Auswertung von Drehzahlschwingungen 88
5.5 Zusammenfassung 91
6 Praktische Erprobung 92
6.1 Ergebnisse an der Einzylinder-Membranpumpe 92
6.1.1 Beschreibung der Versuchsanlage 92
6.1.2 Fehlerfreier Betrieb 95
6.1.3 Gas im Förderfluid 96
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6.1.5 Leckage am Druckventil 100
6.1.6 Leckage am Saugventil 102
6.2 Ergebnisse an der Dreizylindermembranpumpe 103
6.2.1 Aufbau der Versuchsanlage 104
6.2.2 Gas im Förderfluid 104
6.2.3 Erhöhter Ansaugwiderstand mit anschließender Kavitation 106
6.2.4 Ventilleckagen 107
6.3 Zusammenfassung 108
7 Fehlererkennung am Pumpenantrieb 112
7.1 Momentenbilanz am Getriebe 112
7.2 Das Lastmoment der Pumpe 113
7.3 Asynchronmotor 115
7.3.1 Aufbau und Funktion des Asynchronmotors 116
7.3.2 Modellbildung 118
7.4 Konzept der Antriebsüberwachung 121
7.5 Experimentelle Erprobung 124
7.5.1 Gemessene Motorsignale im fehlerfreien Betrieb 124
7.5.2 Gemessene und berechnete Signale bei einem Fehler im Antriebsstrang. 125
7.6 Zusammenfassung und Ausblick 126
8 Zusammenfassung und Ausblick 127
Anhang A Prüfstände 130
A.1 Prüfstand: 1-Zylinder-Membranpumpe 130
A.1.1 Technische Daten der Prüfstandskomponenten 130
A.1.2 Sensordaten 132
A.1.3 System zur Messwerterfassung / Rapid Prototyping 134
A.2 3-Zylinder-Membranpumpe 135
A.2.1 Technische Daten der PrOftandskomponenten 135
A.2.2 Sensorik 136
Anhang B Mathematischer Anhang 137
B.l Mathematische Beschreibung der Triebwerkskinematik 137
B.2 Grundlagen der Fuzzy-Logik 138
B.2.1 Rechenoperationen mit unscharfen Mengen 139
B.2.2 Regelbasierte Fuzzy-Logik 140
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Literaturverzeichnis 150 |
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