排水泵常见故障诊断及预防性管理方法分析

王雁兵 王声桓

摘要：机电设备都有其要求的环境条件，例如温度、湿度。例如，安放重大设备的机电硐室环境温度不应超过30℃，否则应停止设备运行。针对排水泵通常运行环境较恶劣，易出现故障等问题，介绍了排水泵常见故障诊断方法，分析了排水泵常见故障现象及这些主要故障现象的具体诊断方法，提出了通过振动诊断排水泵故障的措施与具体点位设计，并结合全寿命周期管理法，通过实时全方法监测水泵运行状态，及时了解设备运行状态，掌握设备健康状况，有助于进一步做好水泵的预防性维修或状态检修，进而更好地保障水泵的长期安全稳定高效运行。

关键词：排水泵故障现象;故障诊断;预防管理

引言

目前，智能装备与信息化、自动化技术被广泛应用，机电设备都对环境提出了更高的要求，如，湿度、温度。机电铜室主要用于放置重大设备，其对环境温度的要求是低于30℃，若高于30℃，设备就会被停止运行。可是，在实际状况下，有的会因为其恶劣的生产条件，增大了的改造难度，使机电铜室的环境无法达到设备运行所需要的环境要求，致使这部分机电设备在较长的时间内环境都是高温潮湿的，不仅损伤了设备，还使设备的使用期限受到影响。

以核电排水泵为例，对水泵常见故障和其主要原因进行分析，对潜伏的设备故障进行分辨，把协助技术支撑供给给运维与维修设备，使设备故障得到最大限度地下降，使工作的效率与运行的可靠性得到提升，完成提前察觉水泵故障，继而使设备在使用年限内的运行能够具有可靠性。在排水方法中，卧式吸入式被的主排水系统所使用。水仓、电动机、吸水管路、排水泵、閘阀或抽真空管路球阀、逆止阀及排水管路闸阀等构成了设备设施，其中最主要的设备就是排水泵与电动机。依据设备的类型把主排水系统分成了9类，包含排水管、电动机、吸水管、排水泵、水仓、闸阀、球阀、逆止阀及其他设备设施[1]。以排水泵为例，表1即为排水泵与驱动电机的常见故障的类型、原因及分析方法。

1故障诊断方法

（1）人为简易诊断通过人的感官功能或者借助简单的仪器和简单的工具，作经验性和粗略性的定性诊断[7]。由于主要依靠人的感官和经验，该方法有较大的局限性，但人的感官检测技术具有经济、直接、快速的特点，因此，人为简单诊断在设备故障诊断中起着重要的作用。

（2）振动诊断机械设备运转时总是伴随着振动，当机械设备出现故障时，必然会破坏或者打破原机械运动的平稳性，振动必然增强且性质会改变，振动信号频谱能够较好地表征机械设备运行特性[8-10]。振动信号的分析对于诊断机械设备故障具有重要意义，尤其是能够在不将设备解体的前提下，对设备健康状态进行检测分析，起到提前指导维修的作用。

（3）温度诊断对于旋转类机械设备，除机械振动之外，温度是机电设备故障的另一个主要特征，零部件异常磨损、电气触电烧坏等故障都会导致温度升高。目前，排水泵、驱动电机等主要设备都将温度作为重要监测参数，常见的温度测量方法包括热电偶、热电阻、红外传感器、比色测温仪等。

（4）油样诊断在各种机械设备运行过程中，往往会产生大量的磨损颗粒，主要是由于金属表面间的相对运动导致的。磨损颗粒会进入润滑油中，其数量、尺寸、外貌、成分等能够反映不同的磨损方式和磨损过程，可以作为诊断设备健康状态的辨识特征。

（5）无损探伤诊断无损检测诊断方法是一种以不损害或不影响其设备使用性能为前提的检测手段，包括电磁诊断、超声诊断、射线诊断、渗透诊断、涡流诊断等多种方式，其中超声检测和涡流检测使用较为广泛。

2振动诊断方法和设计的点位

振动探头在对振动监测时会选择使用有ICP嵌入电荷放大传感器，传感器进到水泵与采集网关的方式是外置与通信线缆，并让上位机接收被打包的数据。通常来讲，滚动轴承的特点是阻尼比价小、刚性比较大;轴承箱会接收到排水泵轴承的振动，在对排水泵的监测点进行选择时，选择的方法是振动诊断法，并且其选择应该是振动能量的传递比较容易或弹性基础的其余部件中，出口法兰、底座及轴承座通常是振动测点的选择地。具体在下图1中5个箭头所指的位置各布置一个测点。图1即为配置测点。

3水泵健康评估

机械的损伤程度很难从设备的外表观察出，如磨损的面积、裂纹的长度等。所以，为了对水泵的健康情况进行评估，状态检测信号时通常是在设备运行中将振动信号进行采集。并且这部分监测信号包括了测量噪声、健康情况信息。因此，为了更深层次的把机械老化过程进行揭示，就极需把偏度、峰度及有效值自监测信号内提取出来[2-3]。由于机械故障逐渐严重，使设备的损耗表现出了不同的老化趋势，当未预测水健康状况前时，应该按照水泵振动情况的改变趋势，把机械老化的过程分成不一样的健康阶段。图2即为常见的老化过程，图中直线代表曲线大致的拐点情况。滚动轴承的老化趋势体现在2个不一样的阶段，就是不健康阶段与健康阶段。当处于健康阶段时，没有故障出现在滚动轴承内，侧面磨损值是随机波动的。当处于不健康阶段时，由于轴承的损坏，侧面磨损值也会逐渐增大。双列轴承老化过程体现在3个阶段，即为临界阶段、退化阶段及健康阶段。根据每个阶段的走向曲线，并与分析故障的有关经验数据相结合，可以很好的分辨出目前水泵轴承故障有多严重。

4验证和分析试验

某展开的振动诊断实验是与陈旧的水泵有关，图3即为水泵振动频率。由现场反应的数据表现：

1）根据水泵端的振动测点振值的速度值呈上涨趋势。2）3H测点振动高于报警线（7.1mm/a）。3）产生随机的噪声底线是300～2000Hz。根据数据得知，水泵叶轮凸显的主要特征为气蚀，并与现场有砂石滚动的声音从泵体中发出来相结合，所以，能够判断出有气蚀故障出现在水泵中，并和水泵现场的影响图片的结果相同，图4即为现场的图片。

5结语

通过水泵故障的提前预警，结合全生命周期管理的手段，能够实现排水泵设备的信息管理、设备参数实时监测、设备健康状态在线诊断、故障原因定位分析、设备关键部件剩余寿命预警，并结合故障库、知识库和备品备件库提供设备数字化运维指导，以达到减少欠修和过修的现象，积极实践设备预防性维修或状态检修，保障设备安全、稳定、高效、长期健康运行的目的。经过提早预警水泵故障，并与生命周期管理的方法相结合，可以使排水泵设备中核心部件剩下使用时间预警、定位分析故障原因、在线诊断设备的健康状态、实时监测设备的参数、设备的信息管理得以实现，并和备品备件库、知识库就故障库相结合，给设备运维的数字化提供指导，使过修与欠修的现象减少，主动对设备的状态维修或防止性维修进行实践，确保设备的运行更加长远、高效、稳定、安全。

参考文献

[1]罗飞.基于PLC的渗漏排水泵自动控制软件设计研究[J].中国设备工程，2021（11）：22-24.

[2]李华伟.煤下主排水泵变频调速系统研究[J].自动化应用，2020（11）：44-46.