在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)在淮安二站改造工程中的應(yīng)用

陸建國(guó) 劉 林 許 鋒

在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)在淮安二站改造工程中的應(yīng)用

陸建國(guó) 劉 林 許 鋒

一、工程概況

江蘇省淮安第二抽水站（以下簡(jiǎn)稱淮安二站）位于淮安市南郊京杭大運(yùn)河和蘇北灌溉總渠的交匯處，是淮安水利樞紐工程的重要組成部分，也是南水北調(diào)的第二梯級(jí)泵站之一，工程等別為Ⅱ等，泵站規(guī)模為大（Ⅰ）型。該站與淮安一站、淮安三站和淮安四站共同抽引江都站和寶應(yīng)站輸送的長(zhǎng)江水入蘇北灌溉總渠，輸送至淮陰站下，滿足南水北調(diào)東線第一期工程第二、第三梯級(jí)抽水站300m3/s的規(guī)劃目標(biāo)。

淮安二站改造工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為120m3/s，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為4.89m,裝有2臺(tái)套立式液壓全調(diào)節(jié)軸流泵，葉輪直徑 4.5m，單機(jī)流量 60m3/s，配套5000kW立式同步電機(jī)，額定電壓6kV，額定轉(zhuǎn)速93.8r/min。

二、在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的技術(shù)方案

淮安二站水泵機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)由振動(dòng)傳感器、在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊以及振動(dòng)分析軟件三部分組成。系統(tǒng)通過對(duì)水泵機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，顯示所有振動(dòng)模塊的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，通過與相關(guān)組態(tài)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（ISO或TA國(guó)際振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行比對(duì)，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)量級(jí)（優(yōu)、良、中、差），并對(duì)異常設(shè)備及時(shí)發(fā)出不同級(jí)別的報(bào)警信息。定期接收和保存所有泵組振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的幅值、頻譜、時(shí)域波形等數(shù)據(jù)，并利用頻譜圖、波形圖、波特圖、軸心軌跡、瀑布圖、解調(diào)頻譜、多頻譜、頻譜堆棧、趨勢(shì)圖、波形音頻還原等分析手段，進(jìn)行振動(dòng)分析和故障診斷。實(shí)現(xiàn)泵組狀態(tài)的早期預(yù)警，最大程度地避免因事故突然停機(jī)與設(shè)備二次損傷，節(jié)省維修時(shí)間、降低維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修，優(yōu)化維修體制，增進(jìn)設(shè)備可靠性。

1.立式軸流泵組振動(dòng)傳感器測(cè)點(diǎn)布置

為保證振動(dòng)數(shù)據(jù)采集全面和日后故障分析的準(zhǔn)確性和充分性，對(duì)于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)采集水平、垂直和軸方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)。具體振動(dòng)測(cè)點(diǎn)配置如下（見圖1）：

圖1 立式軸流泵單機(jī)在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

電機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)：電機(jī)上下機(jī)架軸承各配置2個(gè)測(cè)點(diǎn)（徑向安裝互成90°）。

水泵振動(dòng)監(jiān)測(cè)：水泵殼體配置1個(gè)測(cè)點(diǎn)（徑向安裝），水導(dǎo)軸承處配置2個(gè)測(cè)點(diǎn)（徑向安裝互成90°）。

水泵擺度監(jiān)測(cè)：在聯(lián)軸器處配置2個(gè)測(cè)點(diǎn)（徑向安裝互成90°）。

2.傳感器的選型

淮安二站電機(jī)上下機(jī)架軸承和葉輪外殼監(jiān)測(cè)采用ICP（電壓）型加速度振動(dòng)傳感器，該傳感器具有體積小、安裝方便、頻響范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可滿足苛刻的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工作條件；擺度測(cè)量采用電渦流傳感器，該傳感器具有耐高溫，靈敏度高，線性范圍寬、響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高等特點(diǎn)；水導(dǎo)軸承監(jiān)測(cè)采用深水專用加速度振動(dòng)傳感器，該傳感器具有抗腐蝕能力極強(qiáng)、水下抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

3.在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊

在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊采用在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，兩臺(tái)水泵機(jī)組共用一臺(tái)vbOnline進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀安裝在現(xiàn)場(chǎng)泵組控制柜內(nèi)。在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)采集方式和采集定義可以根據(jù)需要由用戶在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)置，并可通過RS323接口現(xiàn)地下載或通過以太網(wǎng)絡(luò)通訊接口遠(yuǎn)程下載。在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采用以太網(wǎng)通訊方式與專業(yè)的在線監(jiān)測(cè)與分析軟件連接成一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過OPC或數(shù)據(jù)接口協(xié)議向泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4.振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)軟件

在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析軟件包括在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)管理，基于Web瀏覽器的遠(yuǎn)程訪問，多用戶管理以及故障分析（包括歷史數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)）等幾個(gè)部分。方便實(shí)用是Ascent軟件的最大特點(diǎn)，即使對(duì)于沒有經(jīng)驗(yàn)和缺乏機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的用戶，只需輸入設(shè)備的具體參數(shù)，就可以方便地對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和組態(tài)；同時(shí)也考慮到高級(jí)用戶或振動(dòng)專家的需求，允許高級(jí)用戶根據(jù)需求，進(jìn)行個(gè)性化的高級(jí)設(shè)置和組態(tài)。

軟件系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與各機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理各在線監(jiān)測(cè)儀的設(shè)置定義；遠(yuǎn)程在線顯示所有在線監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)處理結(jié)果及其報(bào)警狀態(tài)信息；并支持基于服務(wù)器的客戶端分析、診斷、管理共享及基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（B/S）的客戶端瀏覽和數(shù)據(jù)共享功能。

5.在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)主要功能

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與管理；機(jī)組振動(dòng)健康監(jiān)測(cè)及狀態(tài)報(bào)警；振動(dòng)分析與故障診斷；軟件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理；系統(tǒng)通訊及數(shù)據(jù)傳輸；多用戶系統(tǒng)管理及基于Web的遠(yuǎn)程瀏覽；設(shè)備檔案記錄與報(bào)告；事故追憶。

三、應(yīng)用效果

大型水泵機(jī)組設(shè)備隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)零件磨損、腐蝕、老化，出現(xiàn)運(yùn)行狀況變差、振動(dòng)擺度變大等機(jī)械故障。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除，將造成水泵機(jī)組設(shè)備損傷失效、運(yùn)行效能降低、消耗能量增多，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故。以往僅僅依靠人的經(jīng)驗(yàn)，通過眼看、耳聽、手摸來判斷設(shè)備故障的方式，存在諸多問題。巡檢人員經(jīng)驗(yàn)豐富程度、技能水平高低、判斷能力高低等，都會(huì)給故障判斷帶來很多不確定因素，無法形成定量化、標(biāo)準(zhǔn)化的診斷分析模式。在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)建立在定量和標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)之上，從而大大提高了分析診斷的客觀性和準(zhǔn)確性。淮安二站作為南水北調(diào)東線眾多調(diào)水泵站中的一環(huán)，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、維修時(shí)間短、維修任務(wù)重，如果不能可靠運(yùn)行，將影響到其他梯級(jí)泵站乃至整個(gè)調(diào)水工程的正常運(yùn)行，這對(duì)泵站機(jī)組的可靠性提出了更高要求。通常大型泵站通過有計(jì)劃的定期維修，消除設(shè)備故障隱患，保證設(shè)備的可靠性。在安裝水泵機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)后，能夠?qū)λ脵C(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，隨時(shí)把握機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀況，了解機(jī)組的狀態(tài)變化趨勢(shì)，對(duì)機(jī)組的振動(dòng)異常及早發(fā)現(xiàn)預(yù)警，分析診斷振動(dòng)異常機(jī)組的故障性質(zhì)、部位、原因和嚴(yán)重程度，采取相應(yīng)對(duì)策，合理安排檢修，實(shí)現(xiàn)以設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析為依據(jù)的科學(xué)檢修。還可以檢查和驗(yàn)收大修或臨時(shí)維修的效果，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，減少停機(jī)時(shí)間及降低維修成本，提升設(shè)備管理的現(xiàn)代化水平。

四、結(jié)語(yǔ)

通過隨時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)測(cè)設(shè)備可能發(fā)生的各種故障，有計(jì)劃地安排設(shè)備停機(jī)維修、維護(hù)，是目前最為先進(jìn)的設(shè)備維護(hù)策略。我國(guó)境內(nèi)大型泵站眾多，隨著在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)在“常熟望虞河水利樞紐泵站”、“南水北調(diào)金湖泵站”、“南水北調(diào)淮安二站”等大型泵站工程中的成功應(yīng)用，在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)在大型泵站工程中的應(yīng)用前景將越來越廣闊■

（作者單位：江蘇省灌溉總渠管理處223200）