在线振动监测与分析系统在淮安二站改造工程中的应用

陆建国 刘 林 许 锋

在线振动监测与分析系统在淮安二站改造工程中的应用

陆建国 刘 林 许 锋

一、工程概况

江苏省淮安第二抽水站（以下简称淮安二站）位于淮安市南郊京杭大运河和苏北灌溉总渠的交汇处，是淮安水利枢纽工程的重要组成部分，也是南水北调的第二梯级泵站之一，工程等别为Ⅱ等，泵站规模为大（Ⅰ）型。该站与淮安一站、淮安三站和淮安四站共同抽引江都站和宝应站输送的长江水入苏北灌溉总渠，输送至淮阴站下，满足南水北调东线第一期工程第二、第三梯级抽水站300m3/s的规划目标。

淮安二站改造工程的设计规模为120m3/s，设计净扬程为4.89m,装有2台套立式液压全调节轴流泵，叶轮直径 4.5m，单机流量 60m3/s，配套5000kW立式同步电机，额定电压6kV，额定转速93.8r/min。

二、在线振动监测与分析系统的技术方案

淮安二站水泵机组在线振动监测与分析系统由振动传感器、在线振动监测模块以及振动分析软件三部分组成。系统通过对水泵机组运行进行在线监测，显示所有振动模块的数据处理结果，通过与相关组态的振动标准（ISO或TA国际振动标准）进行比对，判断设备运行状态的振动量级（优、良、中、差），并对异常设备及时发出不同级别的报警信息。定期接收和保存所有泵组振动测点的幅值、频谱、时域波形等数据，并利用频谱图、波形图、波特图、轴心轨迹、瀑布图、解调频谱、多频谱、频谱堆栈、趋势图、波形音频还原等分析手段，进行振动分析和故障诊断。实现泵组状态的早期预警，最大程度地避免因事故突然停机与设备二次损伤，节省维修时间、降低维修费用，实现预知维修，优化维修体制，增进设备可靠性。

1.立式轴流泵组振动传感器测点布置

为保证振动数据采集全面和日后故障分析的准确性和充分性，对于各个监测点同时采集水平、垂直和轴方向的振动数据。具体振动测点配置如下（见图1）：

图1 立式轴流泵单机在线振动监测系统示意图

电机振动监测：电机上下机架轴承各配置2个测点（径向安装互成90°）。

水泵振动监测：水泵壳体配置1个测点（径向安装），水导轴承处配置2个测点（径向安装互成90°）。

水泵摆度监测：在联轴器处配置2个测点（径向安装互成90°）。

2.传感器的选型

淮安二站电机上下机架轴承和叶轮外壳监测采用ICP（电压）型加速度振动传感器，该传感器具有体积小、安装方便、频响范围宽、抗干扰能力强的特点，可满足苛刻的现场环境和工作条件；摆度测量采用电涡流传感器，该传感器具有耐高温，灵敏度高，线性范围宽、响应速度快，抗干扰能力强，可靠性高等特点；水导轴承监测采用深水专用加速度振动传感器，该传感器具有抗腐蚀能力极强、水下抗压能力强的特点。

3.在线振动监测模块

在线振动监测模块采用在线振动监测仪，两台水泵机组共用一台vbOnline进行监测，在线振动监测仪安装在现场泵组控制柜内。在线振动监测仪的数据采集方式和采集定义可以根据需要由用户在计算机上进行设置，并可通过RS323接口现地下载或通过以太网络通讯接口远程下载。在线振动监测仪采用以太网通讯方式与专业的在线监测与分析软件连接成一个独立系统，该系统可通过OPC或数据接口协议向泵站计算机监控系统提供机组状态监测数据。

4.振动监测与分析系统软件

在线振动监测与分析软件包括在线振动监测管理，基于Web浏览器的远程访问，多用户管理以及故障分析（包括历史数据管理和存储）等几个部分。方便实用是Ascent软件的最大特点，即使对于没有经验和缺乏机组标准数据的用户，只需输入设备的具体参数，就可以方便地对监测设备进行设置和组态；同时也考虑到高级用户或振动专家的需求，允许高级用户根据需求，进行个性化的高级设置和组态。

软件系统通过网络与各机组的在线监测仪进行通讯，实现远程管理各在线监测仪的设置定义；远程在线显示所有在线监测仪的数据处理结果及其报警状态信息；并支持基于服务器的客户端分析、诊断、管理共享及基于网络浏览器（B/S）的客户端浏览和数据共享功能。

5.在线振动监测与分析系统主要功能

远程监测与管理；机组振动健康监测及状态报警；振动分析与故障诊断；软件数据存储与管理；系统通讯及数据传输；多用户系统管理及基于Web的远程浏览；设备档案记录与报告；事故追忆。

三、应用效果

大型水泵机组设备随着运行时间的延长，会出现零件磨损、腐蚀、老化，出现运行状况变差、振动摆度变大等机械故障。如果不能及时发现并消除，将造成水泵机组设备损伤失效、运行效能降低、消耗能量增多，严重时甚至可能导致灾难性事故。以往仅仅依靠人的经验，通过眼看、耳听、手摸来判断设备故障的方式，存在诸多问题。巡检人员经验丰富程度、技能水平高低、判断能力高低等，都会给故障判断带来很多不确定因素，无法形成定量化、标准化的诊断分析模式。在线振动监测与分析系统建立在定量和标准化的基础之上，从而大大提高了分析诊断的客观性和准确性。淮安二站作为南水北调东线众多调水泵站中的一环，运行时间长、维修时间短、维修任务重，如果不能可靠运行，将影响到其他梯级泵站乃至整个调水工程的正常运行，这对泵站机组的可靠性提出了更高要求。通常大型泵站通过有计划的定期维修，消除设备故障隐患，保证设备的可靠性。在安装水泵机组在线振动监测与分析系统后，能够对水泵机组的运行状态进行有效监测，随时把握机组当前的运行状况，了解机组的状态变化趋势，对机组的振动异常及早发现预警，分析诊断振动异常机组的故障性质、部位、原因和严重程度，采取相应对策，合理安排检修，实现以设备运行状态分析为依据的科学检修。还可以检查和验收大修或临时维修的效果，提高机组运行可靠性和经济性，减少停机时间及降低维修成本，提升设备管理的现代化水平。

四、结语

通过随时监测设备的运行状态，提前预测设备可能发生的各种故障，有计划地安排设备停机维修、维护，是目前最为先进的设备维护策略。我国境内大型泵站众多，随着在线振动监测与分析系统在“常熟望虞河水利枢纽泵站”、“南水北调金湖泵站”、“南水北调淮安二站”等大型泵站工程中的成功应用，在线振动监测与分析技术在大型泵站工程中的应用前景将越来越广阔■

（作者单位：江苏省灌溉总渠管理处223200）