抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)探究

李紅青

作為水利機(jī)械設(shè)備，抽水泵是其中的一個(gè)重要組成部分，在農(nóng)田水利建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。抽水泵出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)灌溉，故需重視對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽水泵機(jī)械故障，采取有效措施進(jìn)行處理?；诖?，本文主要就抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)方法和檢測(cè)措施加以分析。

一、抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障的主要檢測(cè)方法

（一）頻譜分析

主要是利用頻譜分析傳感器采集出抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，然后通過(guò)頻譜分析，對(duì)其進(jìn)行判斷。在使用頻譜分析時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：1.抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)通常為非平穩(wěn)信號(hào)，因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)信號(hào)。2.對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的功率譜密度函數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，需要使用相關(guān)的算法。例如對(duì)于抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的功率譜密度函數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，通常采用基于快速傅里葉變換和基于小波變換的方法進(jìn)行計(jì)算。3.由于抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的頻率比較低，在應(yīng)用頻譜分析法時(shí)，需要注意采樣頻率與抽水泵機(jī)械振動(dòng)頻率之間的關(guān)系。（見(jiàn)下圖）

抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)——頻譜分析圖

（二）聲發(fā)射檢測(cè)

聲發(fā)射檢測(cè)法是一種常用的設(shè)備檢測(cè)方式，也是一種比較先進(jìn)的技術(shù)，具有較高的靈敏度、可靠性以及精確度。聲發(fā)射檢測(cè)法主要是利用聲發(fā)射裝置來(lái)對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，然后利用采集到的信號(hào)對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障進(jìn)行分析。在應(yīng)用聲發(fā)射檢測(cè)法時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：1.合理選擇聲發(fā)射傳感器。聲發(fā)射傳感器是應(yīng)用最為廣泛的傳感器，其靈敏度高、可靠性強(qiáng)、造價(jià)低，但是對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高，只有選擇合適的傳感器才能保證信號(hào)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障出現(xiàn)的位置來(lái)選擇傳感器，比如在檢測(cè)葉輪與泵殼之間的連接部位時(shí)，可以選擇在泵殼內(nèi)部安裝聲發(fā)射傳感器。抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障產(chǎn)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲源，只有對(duì)聲源進(jìn)行定位才能保證抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。2.選擇正確的信號(hào)處理方式。在采用聲發(fā)射檢測(cè)法進(jìn)行振動(dòng)故障檢測(cè)時(shí)，需要根據(jù)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障出現(xiàn)的位置和原因選擇正確的信號(hào)處理方式，只有這樣才能保證采集到的信號(hào)更加準(zhǔn)確。比如在檢測(cè)葉輪與泵殼之間連接部位的振動(dòng)故障時(shí)，可以采用對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理的方式，然后再進(jìn)行信號(hào)分析。如果信號(hào)頻率較低，那么可以將濾波器設(shè)置為高頻，如果信號(hào)頻率較高，則可以將濾波器設(shè)置為低頻。

（三）狀態(tài)監(jiān)測(cè)

在狀態(tài)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，主要是利用振動(dòng)傳感器和計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，通過(guò)分析可以判斷出抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障發(fā)生的位置和范圍，進(jìn)而采取有效措施進(jìn)行處理。

1.在對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該選擇正確的傳感器。根據(jù)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)的實(shí)際需求，選擇合適的傳感器，主要是根據(jù)以下幾個(gè)方面來(lái)確定：一要選擇靈敏度高、質(zhì)量小、體積小、重量輕的傳感器；二要選擇精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格低的傳感器；三要選擇工作壽命長(zhǎng)的傳感器；四要選擇能夠抵抗各種干擾和外界影響的傳感器；五要選擇響應(yīng)速度快的傳感器。

2.在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，應(yīng)該選擇正確的處理方式。信號(hào)處理的方法有很多，但是在實(shí)際應(yīng)用中，主要是根據(jù)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)的具體需求來(lái)選擇，選擇不同的信號(hào)處理方式，其效果是不一樣的。Matlab 主要是在數(shù)據(jù)處理方面具有很大優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算；VB 主要是利用簡(jiǎn)單易懂的編程語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)效率較高。

3.在進(jìn)行信號(hào)分析時(shí)，應(yīng)該將故障特征參數(shù)作為輸入?yún)?shù)。根據(jù)抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)的實(shí)際需求來(lái)選擇信號(hào)處理方式和分析軟件：一要確定故障特征參數(shù)的范圍；二要確定故障特征參數(shù)的取值范圍；三要確定特征參數(shù)的閾值；四要確定特征參數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

二、抽水泵主要故障原因分析

（一）水流不暢

抽水泵運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)水流不暢情況，會(huì)對(duì)抽水車(chē)機(jī)械振動(dòng)故障檢測(cè)造成影響：1. 抽水泵葉輪發(fā)生磨損問(wèn)題。在對(duì)抽水泵葉輪進(jìn)行安裝過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果參數(shù)出現(xiàn)變化會(huì)導(dǎo)致葉輪出現(xiàn)磨損問(wèn)題。此外，還需要加強(qiáng)對(duì)抽水泵安裝位置的檢查工作，避免由于安裝位置錯(cuò)誤而導(dǎo)致抽水泵無(wú)法正常運(yùn)行。2.抽水泵管路系統(tǒng)發(fā)生堵塞問(wèn)題。原因主要是由于施工人員在施工過(guò)程中沒(méi)有按照相關(guān)要求進(jìn)行施工，從而導(dǎo)致管道內(nèi)出現(xiàn)大量泥沙或者是雜物等問(wèn)題。在對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行清洗過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)水管的檢查工作。3.抽水泵安裝位置不符合要求。會(huì)對(duì)抽水泵正常運(yùn)行造成影響：第一，安裝位置位于水流下方；第二，安裝位置位于水流上方；第三，安裝位置處于水面以下部位。

（二）軸承損壞

抽水泵軸承出現(xiàn)損壞問(wèn)題，主要是因?yàn)樵谒玫倪\(yùn)行過(guò)程中，受到外界因素的影響，導(dǎo)致軸承出現(xiàn)損壞。通常情況下，抽水泵軸承損壞問(wèn)題主要有以下幾種：1.因?yàn)闇囟冗^(guò)高導(dǎo)致軸承損壞。由于抽水泵在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到一定的溫度影響，如果溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生損壞問(wèn)題。2.由于操作不當(dāng)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)損壞。在對(duì)抽水泵進(jìn)行操作過(guò)程中，如果操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)損壞情況。由于抽水泵長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)生磨損問(wèn)題。

三、案例分析

以某泵站為例，該泵站主要用于農(nóng)田灌溉和排澇，屬于大流量、高揚(yáng)程的泵站。該泵站共安裝3 臺(tái)抽水泵，每臺(tái)抽水泵的功率為2000kW，抽水泵的轉(zhuǎn)速為1400r/min，揚(yáng)程為8m，采用多級(jí)串聯(lián)的方式。在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該抽水泵運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)較為明顯，其振動(dòng)幅度達(dá)到0.58m/s。為查明抽水泵振動(dòng)故障原因，對(duì)其進(jìn)行一系列的檢查和測(cè)試工作。首先，對(duì)抽水泵進(jìn)行多次開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)值始終在0.58m/s 左右；然后，利用游標(biāo)卡尺對(duì)抽水泵的轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其最大值為0.95m/s；最后，對(duì)抽水泵的軸承進(jìn)行仔細(xì)檢查和測(cè)試工作，發(fā)現(xiàn)其軸承并沒(méi)有出現(xiàn)明顯問(wèn)題。在對(duì)抽水泵進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)其泵體上沒(méi)有出現(xiàn)異常情況。因此可以斷定該抽水泵振動(dòng)故障主要是由于泵組軸承問(wèn)題引起的。接下來(lái)，采用頻譜分析法對(duì)泵組軸承問(wèn)題引起的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)分析。從分析結(jié)果中可以看出：在該抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障發(fā)生期間，其主要頻率是1800Hz左右；其次，對(duì)泵組軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析后發(fā)現(xiàn)其主要頻率是1200Hz 左右。

通過(guò)對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)：在該抽水泵機(jī)械振動(dòng)故障發(fā)生期間，泵組軸承受到較大的沖擊影響，導(dǎo)致泵體上產(chǎn)生較多的噪聲信號(hào)；最后，對(duì)抽水泵機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析后發(fā)現(xiàn)其主要頻率是2500Hz 左右。