淺析離心泵的汽蝕原因和故障診斷發展

摘要：文章結合具體實際，詳細的探究與介紹了當前造成離心泵故障的主要原因，針對這種原因提出了相應的處理方法，同時對這種方法進行了比較，對未來離心泵的應用與發展趨勢提出了相應的展望。

關鍵詞：離心泵；故障原因；處理方法分析

隨著經濟的發展和社會的不斷進步，極大的促進了科學技術發展與石油化工行業的繁榮。當前大型石油化工裝置應用比較廣泛的動力設備是離心泵以此來適應流量較大、需要長期連續工作的生產要求。本文結合相關實際情況，對離心泵在使用過程中產生故障的原因以及處理故障的相關方法進行了分析和研究。

1 離心泵在使用中產生故障的原因

通常而言，可以將造成離心泵故障的原因主要分為離心泵本身機械故障、泵與管道相關組成工藝系統中存在著一定的缺陷這兩方面，以此引發離心泵的振動和噪聲這兩個方面的故障。由于造成后類故障的因素一般而言比較隱蔽，不易發覺，所以應該引起人們的重視。

故障的具體產生原因為，眾所周知，氣體密度小于液體密度，因此當氣體經過葉輪的流道時，其能夠得到的壓力遠遠低于液體通過流道所產生的壓力，因此在不同地區的葉輪流道有著不同的壓力分布。鑒于壓力分布不同，當液體里混有一定的氣體時，氣泡即會在這種不均勻壓力的作用下，首先膨脹再壓縮，從而造成了類似于汽蝕的沖擊，到最終會出現壓潰或者被破滅。當離心泵的葉輪遭受一定的激振力作用時，會出現較為劇烈的振動同時產生噪聲，泵的出口則會引起大幅度的壓力。在密閉的循環系統中，由于系統中的氣體處在密閉系統里，能夠和液體同時循環流動，因此無法將其排出系統之外，當系統中出現夾帶氣體較多的情況時，就會對離心泵帶來異常振動。無法排出系統，如果系統中夾帶的氣體的量比較多，泵就會出現異常振動。在使用過程中，當密閉系統產生上面兩種狀況時，第一步要及時排出系統內的氣體，第二步則是仔細判斷產生氣體的來源，對于不能夠杜絕氣體排放的情況，則可以在離心泵系統內添加氣液的分離裝置從而對其進行定期排放。

2 離心泵使用中產生故障相關診斷技術

離心泵從產生到發展直到現在一共經歷了三個發展階段，下面就這三個階段進行詳細的闡述：第一階段，由于相關機械設備還較為簡單，因此對離心泵的故障診斷較重依靠相關專家學者，依據其平時經驗以及感覺和單儀表等來從事相關故障診斷和處理工作；第二階段：在離心泵的故障診斷中，傳感器、動態測試以及信號處理技術發揮著日益重要的作用，然而人工仍然是主要的判斷故障方式；20世紀80年代以來，隨著經濟的發展和社會的不斷進步，極大的促進了機械化設備的應用與推廣，因此也相應的推動了故障診斷技術發展到第三個階段：智能故障診斷階段。

鑒于離心泵自身的缺陷在實際的運轉中會導致一些異常振動現象的發生，同時在離心泵的振動信號里面蘊藏了較為豐富的信息。因此采用相關措施仔細的檢測振動信號，通常而言，可以獲得較為良好的效果。在最近幾年來，一些外國專家學者一般都是圍繞著對離心泵產生故障振動分析來開展相關研究的，因此在此基礎之上，提出了一系列的切實可行故障診斷方法，例如頻譜分析、功率譜估計、粗糙集理論、小波分析、專家系統、模糊故障診斷方法、人工神經網絡、支持向量機等方面。在這些研究中，除了分析振動原因之外，也采用了有聲發射以及離心泵的瞬時角速度、電動機的功率、電流等信號來進行詳細的診斷與分析。

3 基于信號處理的方法

在當今社會里，運用比較多的診斷離心泵故障的措施為幅值譜分析、功率譜估計以及小波分析等，下面就這上文提及的三種方法進行具體的闡述與分析。

3．1 頻譜分析方法

頻譜分析方法在石油工業中屬于使用范圍最廣、頻率最高的方法。相關科研人員采用頻譜分析方法來仔細的探索和研究離心泵故障的具體原因，與解決故障的有效措施，比如在一些科學文獻里針對離心泵的故障診斷措施進行了大量的科學調查與研究，具體而言，針對一些大型水泵機組的相關特點，來使用頻譜分析方法仔細的研究其狀態，并對實時狀態進行監控，與此同時得出故障診斷的具體標準與方法。出于造成離心泵故障原因的多樣性，以及對振動信號依賴過強等因素，使用頻譜分析方法在很大程度上只能夠略微的辨別故障存在與否，在一些情況下無法得知其嚴重程度等準確信息，因此其只是一種較為簡單的診斷。

3．2 功率譜分析

功率譜分析主要包含自功率譜的密度以及互功率譜密度的相關分析。所謂自功率譜密度函數，其主要是在頻域中仔細的分析與描述相關信號能量以及功率分布狀況等，能夠采用簡單的諧波來研究實地測試中較為復雜的工程信號。具體使用原理則是詳細描述信號的頻率結構，能夠得到這臺機器設備的動態信號，對于離心泵而言，做功率譜等同于給機器“透視”，從中得出機器設備每個部分的工作情況。

3．3 小波分析方法

小波分析方法則是根據信號處理的具體需要而發展的時頻分析方法，同傳統的信號處理方法相比較，其具有較為突出的局部化特征，表現在時域與頻域之中的小波變換里，這種方式能夠有效的檢測離心泵的實時狀態，從而在早期離心泵故障診斷里起著重要作用。

4 結束語

從上文可知，相關科研人員對于離心泵的故障診斷進行了大量的科學調研與研究，同時相關故障診斷方法在實際應用中也取得了較為滿意的結果，然而當前由于技術手段的不夠成熟，還遺留下來一些問題，主要表現為以下兩個方面：一方面在過往的理論分析與研究里，為了簡化分析處理方式，通常對離心泵的研究采用了簡單處理的方式，這只能適應理想工作環境下的離心泵故障分析，對于一些要求較高、工作環境較為復雜的情況則不適用。另一方面由于離心泵在實際工作的過程中，由于其泵本身在運轉的過程中也有電機、柴油機等原動機的振動激勵，因此當離心泵出現故障時，組成部件還在繼續運轉產生沖擊，這就造成諸多振源混合在一起互相影響，與此同時由于背景噪聲與干擾通常也遮掩了故障診斷信號，從而為準確判斷離心泵故障原因帶來了一定的阻礙與影響，需要相關科學人員針對這些問題做出更深一步的研究與探索。這些原因都給泵的故障診斷帶來了很大難度，現有的信號分析方法在離心泵的振動信號分離以及低信噪比振動信號的特征提取方面并未取得突破性進展，仍需要做更深一步的研究。

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