运用状态监测和故障诊断技术对供水泵组实施状态维修

供水泵组是供水企业的主要生产设备之一，在生产中担当着重要角色。如何保养、维护好泵组设备，保障安全、高效运转，是保证高效洪水的关键也是我们供水企业设备的一项重要任务 广州市自来水公司是国家二级特大型企业，拥有供水泵组二百余组。随着广州经济的迅猛发展，供水需求不断扩大，在每年供水高峰期，为满足市民生活、生产需要，大部分供水泵组经常满负荷运转。公司十分重视泵组的维护和管理，并把它作为公司设备管理的首要任务。 以前我们对泵组的维护和管理的方式主要采用点检、巡检与定期预防维修相结合的方式，对设备故障的检测常用方法是采用听声、触摸和观察等手段，虽然也采用了记录压力、温度、电流、电压数据的方法，但总体来说效果不够理想，很难确定故障的性质、原因和发展趋势。为此我们在低峰供水期（每年11月至次年5月）对所有泵组进行一次预防性检查，对水泵进行解体检查和保养（相当一次中修），这样虽然可在供水高峰期前消除设备故障，但也存在一些弊病，例如在检修过程中，发现有故障的泵组只占10％左右，80％～90％的检修是过剩维修，对企业的人力、物力造成严重浪费，另外经常拆装水泵，也会降低设备的正常性能，所以必须改进原有的维修方式。    要彻底解决这个问题，采用以状态监测和故障诊断为基础的状态维修方式是 好的方法。对设备进行状态监测，根据设备状态进行故障诊断，确定故障的类型、性质、部位和劣化程度，制定正确的维修方案。这样在维修上才能做到辨症施药，有的放矢，既能保证设备的可靠性和安全性，又能节约大量人力、物力。    状态维修的关键在于监测方式的选择和监测、诊断系统和仪器设备的选择。设备状态监测方式有在线监测和离线监测两种。前者是对设备进行全过程的实时监测，仪器设备灵敏度高，但价格昂贵，适用于工况危险程度高的行业，如石油、化工、电力、冶金行业；后者是采用仪器设备定期监测设备状态，仪器设备价格相对便宜，适用于一般行业。泵组是通用的旋转机构，采用离线监测方式更为经济。在诊断系统和仪器设备的选择上，我们通过考察，采用了航天部北京京航公司的HG一3518数据采集及故障分析、管理系统和HG一8902多通道数据采集故障诊断系统。并在我司的西洲水厂进行了试点，效果令人满意。下面介绍一下试点的情况。 一、正确选择监测参量 泵组属于通用的旋转机械，常见故障有以下几类： 1、不平衡。在使用过程中，由于摩擦、积尘、缠绕附着物、（叶轮）汽蚀等引起的转子质心改变，出现不平衡现象。     2、不对中和轴弯曲。分平行不对中和角度不对中，旋转机械70％～75％的振动是由此引起的。 3、机械松动。起因很多，常见的有轴承磨损、轴颈磨损、螺母松动、螺栓断裂等。     以上常见故障都会引起振动，因此振动及其频谱特性 能反映故障特点，所以我们把振动的速度、加速度、位移定为监测的参量。      二、确定监测点和巡检路线 监恻点的选择直接影响监测结果，因此监测点的选择要尽量靠近振源。如图2，A点和D点测量三个方向的侄（轴向、垂直径向、水平径向），B点和C点测量两个方向的值（垂直径向、水平径向）。 图2 把泵组的每个测点标出后，再根据巡检路线进行编号，然后在数据据采集器和计算机系统进行测点和巡检路径设置，以便计算机存储和处理采集数据。  三、正确掌握分析、诊断方法 系统对故障的分析、诊断是建立在振动频谱分析和ISO一2372国际标准基础上的。通过频谱形态分析来确定故障类型、性质、部位，通过幅值反映劣化程度。图3、图4是一台离心式清水泵（32SA一10，配套电机YKS一630一8100OkW  743r／min）的后轴测点承振动检测频谱图。 图4 垂直径向频谱  从图中可以发现，A（12.5Hz）、B(56.25Hz)、C(56.25Hz)、D(75Hz)的幅值相对较大，基中A、B的频率是电机的工作频率f(743/60=12.5Hz),这两个幅值是电机力矩传递产生的振动引起的;D(75Hz)的频率等于6 f,该泵的叶轮有6片叶片,叶轮在垂直径向的为6×f =6 f , D(75Hz)的幅值是由叶轮与进出口水流冲击产生的,这个频率称之为叶轮的通过频率,幅值相对明显,但绝对幅值较小,可能是轻微的汽蚀;C(56.25Hz)为轴承外圈故障的特征频率,从特性频率观察,可能是由轴承自身松动产生的振动引起的,幅值略小于工频,说明轴承故障特征明显,由于绝对幅值未超出许用值，不需马上维修，但要加强监测。后来停机检查，发现水泵叶轮有轻微的汽蚀，轴承间隙过大(180μm,正常的在100μm以内)与分析、诊断结果基本一致。 事实证明，运用状态监测、故障诊断技术对泵组实施状态维修能够取得较好的效果，值得进一步研究和探讨。