运用状态监测和故障诊断技术对供水泵组实施状态维修
仪器信息网 · 2009-08-02 21:40 · 23378 次点击
敬东明
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最好的方法。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HG3518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、建立适合企业运作的状态维修管理体系
我们借鉴了天津水司和福州水司的经验,并根据自的实际情况初步建立了设备状态维管理体系(见图1)
图1
二、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最能反映故障特点,所以我们把振动的速度、加速度、位移定为监测的参量。
三、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点测量三个方向的值(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。
四、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ISO2372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(32SA10,配套电机YKS6308100OkW743r/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6f,该泵的叶轮有6片叶片,叶轮在垂直径向的为6×f=6f,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。