泵站設(shè)備故障診斷問題研究

童向花

摘 要：隨著水電工程的發(fā)展，水泵修筑越來越考慮安全性問題，針對水泵故障的診斷方法研究也逐漸增多，但面對具體檢測水泵故障仍舊是一項(xiàng)難題。本文根據(jù)泵站設(shè)備的特征來分析研究泵站設(shè)備出現(xiàn)故障的原因及問題，并提出相關(guān)解決辦法。

關(guān)鍵詞：泵站設(shè)備、故障原因 、診斷原則及方法、故障類型

隨著水電工程越來越多，水泵設(shè)備所選的類型向著大型、復(fù)雜的方向發(fā)展，針對這一點(diǎn)，選擇安全性能高的泵站設(shè)備極為重要，由此對于水泵故障的檢測診斷工作必須加強(qiáng)。筆者將在下文中著重探究泵站出現(xiàn)故障的原因、診斷方法和故障類型。

一、泵站出現(xiàn)故障的原因及診斷原則

根據(jù)故障這一詞的解釋我們可知是指一個(gè)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中它的各項(xiàng)功能指標(biāo)低于正常值，導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)行發(fā)生問題出現(xiàn)危害。簡單來說就是機(jī)器出了問題或阻礙。但泵站設(shè)備出現(xiàn)故障往往不是由單一的問題造成的，并且故障的類型也分為很多種，例如水泵不出液體、振動、過載或電流量過大、出現(xiàn)異常的聲響等等。這些故障的解決辦法也是各不相同的。筆者認(rèn)為找到診斷出現(xiàn)故障的行之有效的原則也很關(guān)鍵，在通常情形下可以根據(jù)現(xiàn)場狀況來診斷，例如水泵是不是剛檢修完畢，是不是正在切換的狀態(tài)，備用的水泵有沒有停止使用很長的時(shí)間或者正處于調(diào)試狀態(tài)。掌握著一類原則不僅對于準(zhǔn)確診斷故障有幫助，更利于在判斷出故障后快速找到解決的辦法。

二、水泵故障的診斷方法

（一）信號診斷法

主要有三種類型，一是頻譜分析方法，利用頻譜可以找到振動的根本所在，對水泵進(jìn)行深層次的診斷，但是由于這類診斷辦法只能找出一般的小問題，所以多用在對小泵的故障診斷上面；二是功率譜估算診斷法，這一方法在診斷中使用的很多，可以表述頻域內(nèi)的信號能量的分布狀況，也能分辨出水泵最優(yōu)的工作數(shù)值，及時(shí)分析出水泵內(nèi)有哪些故障，為水泵給予最好的維修保障，但這類診斷仍有局限，多用在水泵內(nèi)信號較為穩(wěn)定的時(shí)候；三是小波分析，相較于前兩個(gè)方法有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以用于檢測突變信號和非平穩(wěn)信號，但這類方法還在升級研究中，有待檢驗(yàn)。

（二）知識診斷法

一是粗糙集理論，該診斷方法不要求有初始的數(shù)據(jù)值，可以馬上對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，利用粗糙集理論能夠快速對水泵內(nèi)的故障進(jìn)行檢測，找出故障的原因所在；二是專家系統(tǒng)診斷法，利用計(jì)算機(jī)對在水泵內(nèi)收集的信息進(jìn)行技術(shù)檢測，迅速找出水泵故障的根源；三是模糊故障診斷法，重點(diǎn)利用相關(guān)函數(shù)模型來調(diào)和故障與預(yù)兆間的不確定聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)對水泵進(jìn)行故障上的監(jiān)測。這類診斷法往往計(jì)算簡便、使用簡易和結(jié)論明確直觀。

（三）解析模型診斷法

一是狀態(tài)估計(jì)法，使用系統(tǒng)內(nèi)本身存在的模型和檢測到的信號來建立一個(gè)能夠檢測到的變量，并用原先估算的數(shù)值和之后測量的數(shù)值的差來作為殘差，這可以快速檢測出故障；二是等價(jià)空間診斷法，使用系統(tǒng)輸進(jìn)和輸出的現(xiàn)實(shí)檢測的數(shù)值來檢測系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)學(xué)模型的一致性，來檢驗(yàn)故障所在。

三、泵站設(shè)備故障的類型

筆者主要探究的是對泄露、不出液體、振動、過載或電流量太大、出現(xiàn)異常的聲響這幾類故障的診斷和解決方法。

（一）泄露故障

泄露分為兩種類型，一是短暫性，既對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)后可以將設(shè)備調(diào)整回來，使其回歸到故障前的樣子；二是長久性，即水泵受到的破壞太嚴(yán)重，普通的修復(fù)都不能將其復(fù)原。造成端面泄露的原因多半是在密封的機(jī)器中的某個(gè)部件遭到破壞引起密封泄漏，或者是密封的端面的壓力太小，有廢物潛入到端面的內(nèi)部使端面磨壞，雙端面密封有封液壓力小而導(dǎo)致泄露。軸向泄露的原因則是密封圈的松緊不合適，橡膠的密封圈進(jìn)入間隔時(shí)大小不合適發(fā)生破損，選擇密封材料時(shí)沒有考慮到它是否能忍受高溫或高強(qiáng)度的腐蝕，密封圈的表層有破損。

針對端面泄露可以增加彈簧的壓縮量，加大端面的比壓，選擇質(zhì)量好不易磨損的材質(zhì)來制作端面，加大密封液的壓力，變單密封為雙密封增加密封的保險(xiǎn)性。軸面泄露則可以在配置是挑選適合的密封圈大小，調(diào)整好間隔，選擇質(zhì)量好的密封圈，安裝前做好對裝備的檢查，能有效防止泄露故障的發(fā)生。

（二）泵站不出水故障

水泵不出水多數(shù)情況下是有空氣進(jìn)入到進(jìn)水管或水泵內(nèi)。水泵在用之前沒有將水灌滿，表面看起來空氣已經(jīng)被全部排出，但由于沒有轉(zhuǎn)動泵軸，仍有少量空氣存在。水泵外部的填充材料由于使用時(shí)間太長而被破壞，導(dǎo)致一部分水從有空隙的地方噴出來，使得空氣順著水噴出來的地方進(jìn)入到泵體內(nèi)部；進(jìn)水管因長時(shí)間深埋在地下，導(dǎo)致管壁被磨壞出現(xiàn)孔隙，水從孔隙流出，空氣也從孔隙進(jìn)入；還有可能在進(jìn)水管有彎的部位出先裂隙，空氣隨之進(jìn)入；泵內(nèi)的空氣存在量超過了允許范圍；進(jìn)水管太長或阻力很大；泵里存在垃圾堵塞沒有及時(shí)的清理。根據(jù)診斷出的情況，可以試著打開泵內(nèi)的排氣閥對泵內(nèi)進(jìn)行放氣，更換新的質(zhì)量好的進(jìn)水管減少磨損情況，在使用之前要仔細(xì)檢查水是否灌滿；清理或修改管道。

（三）振動故障

振動故障形成的原因有很多種，可大致劃分成漸進(jìn)和突發(fā)兩種，漸進(jìn)的是指泵體內(nèi)部的部件經(jīng)過長期的使用后容易被磨壞，進(jìn)而使其中形成很大的空隙并導(dǎo)致振動故障發(fā)生，例如葉輪被損壞、泵軸彎曲 、平衡部件被磨壞等，突發(fā)性的是指水泵的軸承被磨損或軸基礎(chǔ)松動。

離心泵的設(shè)計(jì)也會引起振動故障，由于離心泵的生產(chǎn)廠家不同且多，導(dǎo)致最后生產(chǎn)出的離心泵的大小尺寸參差不齊，間隔比例沒有達(dá)到最優(yōu)數(shù)值，在安裝過程中出現(xiàn)失誤也會導(dǎo)致部件遭到磨損。為了能夠減少葉輪兩邊的壓力不平衡的狀況，通常會在葉輪的靠后的蓋板上留出用來平衡軸向的推力的孔，但是不少的生產(chǎn)廠都沒有注意到這一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，最終造成軸承的更替頻率過高，從而造成離心泵的壽命降低。為延長它的使用壽命，我們可以規(guī)范離心泵和其內(nèi)部的各種零件的標(biāo)準(zhǔn)，減少在安裝過程中出現(xiàn)的失誤，優(yōu)化部件的設(shè)計(jì)，例如對軸承的生產(chǎn)加大規(guī)范，使用規(guī)格較大的軸承。

（三）異常聲響的故障

異常聲響通常是隨著一系列故障出現(xiàn)的，為診斷出聲響的具體位置就可以采用聽聲法。而水泵啟動后噪聲太大，振動大，電動機(jī)的電流量下降后反復(fù)擺動，泵壓表的指針擺動幅度大并且壓力降低，排出量減少，伴隨有氣蝕現(xiàn)象出現(xiàn)；泵內(nèi)發(fā)出敲打聲音，泵內(nèi)的壓力變化很小，電流量增加，是定子和轉(zhuǎn)子出現(xiàn)撞擊或嚴(yán)重摩擦使口環(huán)和襯套脫落； 泵內(nèi)傳出變化比較小的奇怪摩擦聲響，但是進(jìn)過檢測水泵的各類運(yùn)行仍顯示正常，這表明葉輪與導(dǎo)翼或其中段等發(fā)生輕微的摩擦，在這類情形下泵仍舊能夠運(yùn)行，聲響在泵運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后也會自動消失的。未解決這一故障，可以安裝用來防止水泵振動的器材，盡管這類辦法對減少水泵內(nèi)部的空氣噪聲沒有很大的影響，但是對減小住戶房內(nèi)的噪聲很有效果，甚至工程造價(jià)均也能調(diào)整在萬元之內(nèi)，工程性價(jià)比很高。

四、結(jié)語

現(xiàn)今水電工程修建越來越多，水泵的安全性重要性日漸突出，但由于各方面的原因，水泵故障層出不窮，尋找正確的診斷方法不僅能快速找到故障的根源，對于后續(xù)找出解決問題的辦法也極為重要，并能夠減小工程損失，將水泵的安全性調(diào)到最高。

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