排水泵常見故障診斷及預防性管理方法分析

王雁兵 王聲桓

摘要：機電設備都有其要求的環(huán)境條件，例如溫度、濕度。例如，安放重大設備的機電硐室環(huán)境溫度不應超過30℃，否則應停止設備運行。針對排水泵通常運行環(huán)境較惡劣，易出現(xiàn)故障等問題，介紹了排水泵常見故障診斷方法，分析了排水泵常見故障現(xiàn)象及這些主要故障現(xiàn)象的具體診斷方法，提出了通過振動診斷排水泵故障的措施與具體點位設計，并結合全壽命周期管理法，通過實時全方法監(jiān)測水泵運行狀態(tài)，及時了解設備運行狀態(tài)，掌握設備健康狀況，有助于進一步做好水泵的預防性維修或狀態(tài)檢修，進而更好地保障水泵的長期安全穩(wěn)定高效運行。

關鍵詞：排水泵故障現(xiàn)象;故障診斷;預防管理

引言

目前，智能裝備與信息化、自動化技術被廣泛應用，機電設備都對環(huán)境提出了更高的要求，如，濕度、溫度。機電銅室主要用于放置重大設備，其對環(huán)境溫度的要求是低于30℃，若高于30℃，設備就會被停止運行。可是，在實際狀況下，有的會因為其惡劣的生產(chǎn)條件，增大了的改造難度，使機電銅室的環(huán)境無法達到設備運行所需要的環(huán)境要求，致使這部分機電設備在較長的時間內(nèi)環(huán)境都是高溫潮濕的，不僅損傷了設備，還使設備的使用期限受到影響。

以核電排水泵為例，對水泵常見故障和其主要原因進行分析，對潛伏的設備故障進行分辨，把協(xié)助技術支撐供給給運維與維修設備，使設備故障得到最大限度地下降，使工作的效率與運行的可靠性得到提升，完成提前察覺水泵故障，繼而使設備在使用年限內(nèi)的運行能夠具有可靠性。在排水方法中，臥式吸入式被的主排水系統(tǒng)所使用。水倉、電動機、吸水管路、排水泵、閘閥或抽真空管路球閥、逆止閥及排水管路閘閥等構成了設備設施，其中最主要的設備就是排水泵與電動機。依據(jù)設備的類型把主排水系統(tǒng)分成了9類，包含排水管、電動機、吸水管、排水泵、水倉、閘閥、球閥、逆止閥及其他設備設施[1]。以排水泵為例，表1即為排水泵與驅(qū)動電機的常見故障的類型、原因及分析方法。

1故障診斷方法

（1）人為簡易診斷通過人的感官功能或者借助簡單的儀器和簡單的工具，作經(jīng)驗性和粗略性的定性診斷[7]。由于主要依靠人的感官和經(jīng)驗，該方法有較大的局限性，但人的感官檢測技術具有經(jīng)濟、直接、快速的特點，因此，人為簡單診斷在設備故障診斷中起著重要的作用。

（2）振動診斷機械設備運轉(zhuǎn)時總是伴隨著振動，當機械設備出現(xiàn)故障時，必然會破壞或者打破原機械運動的平穩(wěn)性，振動必然增強且性質(zhì)會改變，振動信號頻譜能夠較好地表征機械設備運行特性[8-10]。振動信號的分析對于診斷機械設備故障具有重要意義，尤其是能夠在不將設備解體的前提下，對設備健康狀態(tài)進行檢測分析，起到提前指導維修的作用。

（3）溫度診斷對于旋轉(zhuǎn)類機械設備，除機械振動之外，溫度是機電設備故障的另一個主要特征，零部件異常磨損、電氣觸電燒壞等故障都會導致溫度升高。目前，排水泵、驅(qū)動電機等主要設備都將溫度作為重要監(jiān)測參數(shù)，常見的溫度測量方法包括熱電偶、熱電阻、紅外傳感器、比色測溫儀等。

（4）油樣診斷在各種機械設備運行過程中，往往會產(chǎn)生大量的磨損顆粒，主要是由于金屬表面間的相對運動導致的。磨損顆粒會進入潤滑油中，其數(shù)量、尺寸、外貌、成分等能夠反映不同的磨損方式和磨損過程，可以作為診斷設備健康狀態(tài)的辨識特征。

（5）無損探傷診斷無損檢測診斷方法是一種以不損害或不影響其設備使用性能為前提的檢測手段，包括電磁診斷、超聲診斷、射線診斷、滲透診斷、渦流診斷等多種方式，其中超聲檢測和渦流檢測使用較為廣泛。

2振動診斷方法和設計的點位

振動探頭在對振動監(jiān)測時會選擇使用有ICP嵌入電荷放大傳感器，傳感器進到水泵與采集網(wǎng)關的方式是外置與通信線纜，并讓上位機接收被打包的數(shù)據(jù)。通常來講，滾動軸承的特點是阻尼比價小、剛性比較大;軸承箱會接收到排水泵軸承的振動，在對排水泵的監(jiān)測點進行選擇時，選擇的方法是振動診斷法，并且其選擇應該是振動能量的傳遞比較容易或彈性基礎的其余部件中，出口法蘭、底座及軸承座通常是振動測點的選擇地。具體在下圖1中5個箭頭所指的位置各布置一個測點。圖1即為配置測點。

3水泵健康評估

機械的損傷程度很難從設備的外表觀察出，如磨損的面積、裂紋的長度等。所以，為了對水泵的健康情況進行評估，狀態(tài)檢測信號時通常是在設備運行中將振動信號進行采集。并且這部分監(jiān)測信號包括了測量噪聲、健康情況信息。因此，為了更深層次的把機械老化過程進行揭示，就極需把偏度、峰度及有效值自監(jiān)測信號內(nèi)提取出來[2-3]。由于機械故障逐漸嚴重，使設備的損耗表現(xiàn)出了不同的老化趨勢，當未預測水健康狀況前時，應該按照水泵振動情況的改變趨勢，把機械老化的過程分成不一樣的健康階段。圖2即為常見的老化過程，圖中直線代表曲線大致的拐點情況。滾動軸承的老化趨勢體現(xiàn)在2個不一樣的階段，就是不健康階段與健康階段。當處于健康階段時，沒有故障出現(xiàn)在滾動軸承內(nèi)，側(cè)面磨損值是隨機波動的。當處于不健康階段時，由于軸承的損壞，側(cè)面磨損值也會逐漸增大。雙列軸承老化過程體現(xiàn)在3個階段，即為臨界階段、退化階段及健康階段。根據(jù)每個階段的走向曲線，并與分析故障的有關經(jīng)驗數(shù)據(jù)相結合，可以很好的分辨出目前水泵軸承故障有多嚴重。

4驗證和分析試驗

某展開的振動診斷實驗是與陳舊的水泵有關，圖3即為水泵振動頻率。由現(xiàn)場反應的數(shù)據(jù)表現(xiàn)：

1）根據(jù)水泵端的振動測點振值的速度值呈上漲趨勢。2）3H測點振動高于報警線（7.1mm/a）。3）產(chǎn)生隨機的噪聲底線是300～2000Hz。根據(jù)數(shù)據(jù)得知，水泵葉輪凸顯的主要特征為氣蝕，并與現(xiàn)場有砂石滾動的聲音從泵體中發(fā)出來相結合，所以，能夠判斷出有氣蝕故障出現(xiàn)在水泵中，并和水泵現(xiàn)場的影響圖片的結果相同，圖4即為現(xiàn)場的圖片。

5結語

通過水泵故障的提前預警，結合全生命周期管理的手段，能夠?qū)崿F(xiàn)排水泵設備的信息管理、設備參數(shù)實時監(jiān)測、設備健康狀態(tài)在線診斷、故障原因定位分析、設備關鍵部件剩余壽命預警，并結合故障庫、知識庫和備品備件庫提供設備數(shù)字化運維指導，以達到減少欠修和過修的現(xiàn)象，積極實踐設備預防性維修或狀態(tài)檢修，保障設備安全、穩(wěn)定、高效、長期健康運行的目的。經(jīng)過提早預警水泵故障，并與生命周期管理的方法相結合，可以使排水泵設備中核心部件剩下使用時間預警、定位分析故障原因、在線診斷設備的健康狀態(tài)、實時監(jiān)測設備的參數(shù)、設備的信息管理得以實現(xiàn)，并和備品備件庫、知識庫就故障庫相結合，給設備運維的數(shù)字化提供指導，使過修與欠修的現(xiàn)象減少，主動對設備的狀態(tài)維修或防止性維修進行實踐，確保設備的運行更加長遠、高效、穩(wěn)定、安全。

參考文獻

[1]羅飛.基于PLC的滲漏排水泵自動控制軟件設計研究[J].中國設備工程，2021（11）：22-24.

[2]李華偉.煤下主排水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)研究[J].自動化應用，2020（11）：44-46.