抽水泵机械振动故障检测探究

李红青

作为水利机械设备，抽水泵是其中的一个重要组成部分，在农田水利建设中发挥着不可替代的作用。抽水泵出现故障会严重影响农业灌溉，故需重视对抽水泵机械振动故障检测，及时发现抽水泵机械故障，采取有效措施进行处理。基于此，本文主要就抽水泵机械振动故障检测方法和检测措施加以分析。

一、抽水泵机械振动故障的主要检测方法

（一）频谱分析

主要是利用频谱分析传感器采集出抽水泵机械振动信号，然后通过频谱分析，对其进行判断。在使用频谱分析时，需要注意以下几点：1.抽水泵机械振动信号通常为非平稳信号，因此需要对信号进行预处理，将其转化为平稳信号。2.对抽水泵机械振动信号的功率谱密度函数进行分析时，需要使用相关的算法。例如对于抽水泵机械振动信号的功率谱密度函数进行计算时，通常采用基于快速傅里叶变换和基于小波变换的方法进行计算。3.由于抽水泵机械振动信号的频率比较低，在应用频谱分析法时，需要注意采样频率与抽水泵机械振动频率之间的关系。（见下图）

抽水泵机械振动故障检测——频谱分析图

（二）声发射检测

声发射检测法是一种常用的设备检测方式，也是一种比较先进的技术，具有较高的灵敏度、可靠性以及精确度。声发射检测法主要是利用声发射装置来对抽水泵机械振动信号进行采集，然后利用采集到的信号对抽水泵机械振动故障进行分析。在应用声发射检测法时，需要注意以下几点：1.合理选择声发射传感器。声发射传感器是应用最为广泛的传感器，其灵敏度高、可靠性强、造价低，但是对信号质量要求较高，只有选择合适的传感器才能保证信号采集的准确性和可靠性。在实际应用时，可以根据抽水泵机械振动故障出现的位置来选择传感器，比如在检测叶轮与泵壳之间的连接部位时，可以选择在泵壳内部安装声发射传感器。抽水泵机械振动故障产生时会产生声源，只有对声源进行定位才能保证抽水泵机械振动故障检测的准确性和可靠性。2.选择正确的信号处理方式。在采用声发射检测法进行振动故障检测时，需要根据抽水泵机械振动故障出现的位置和原因选择正确的信号处理方式，只有这样才能保证采集到的信号更加准确。比如在检测叶轮与泵壳之间连接部位的振动故障时，可以采用对信号进行滤波处理的方式，然后再进行信号分析。如果信号频率较低，那么可以将滤波器设置为高频，如果信号频率较高，则可以将滤波器设置为低频。

（三）状态监测

在状态监测的过程中，主要是利用振动传感器和计算机对采集到的振动信号进行处理和分析，通过分析可以判断出抽水泵机械振动故障发生的位置和范围，进而采取有效措施进行处理。

1.在对振动信号进行检测时，应该选择正确的传感器。根据抽水泵机械振动故障检测的实际需求，选择合适的传感器，主要是根据以下几个方面来确定：一要选择灵敏度高、质量小、体积小、重量轻的传感器；二要选择精度高、稳定性好、价格低的传感器；三要选择工作寿命长的传感器；四要选择能够抵抗各种干扰和外界影响的传感器；五要选择响应速度快的传感器。

2.在进行信号处理时，应该选择正确的处理方式。信号处理的方法有很多，但是在实际应用中，主要是根据抽水泵机械振动故障检测的具体需求来选择，选择不同的信号处理方式，其效果是不一样的。Matlab 主要是在数据处理方面具有很大优势，可以对大量的数据进行处理和计算；VB 主要是利用简单易懂的编程语言进行软件开发，开发效率较高。

3.在进行信号分析时，应该将故障特征参数作为输入参数。根据抽水泵机械振动故障检测的实际需求来选择信号处理方式和分析软件：一要确定故障特征参数的范围；二要确定故障特征参数的取值范围；三要确定特征参数的阈值；四要确定特征参数的评价标准。

二、抽水泵主要故障原因分析

（一）水流不畅

抽水泵运行过程中，如果出现水流不畅情况，会对抽水车机械振动故障检测造成影响：1. 抽水泵叶轮发生磨损问题。在对抽水泵叶轮进行安装过程中，需要对相关参数进行严格控制，如果参数出现变化会导致叶轮出现磨损问题。此外，还需要加强对抽水泵安装位置的检查工作，避免由于安装位置错误而导致抽水泵无法正常运行。2.抽水泵管路系统发生堵塞问题。原因主要是由于施工人员在施工过程中没有按照相关要求进行施工，从而导致管道内出现大量泥沙或者是杂物等问题。在对管道系统进行清洗过程中，需要加强对水管的检查工作。3.抽水泵安装位置不符合要求。会对抽水泵正常运行造成影响：第一，安装位置位于水流下方；第二，安装位置位于水流上方；第三，安装位置处于水面以下部位。

（二）轴承损坏

抽水泵轴承出现损坏问题，主要是因为在水泵的运行过程中，受到外界因素的影响，导致轴承出现损坏。通常情况下，抽水泵轴承损坏问题主要有以下几种：1.因为温度过高导致轴承损坏。由于抽水泵在运行过程中会受到一定的温度影响，如果温度过高会导致轴承发生损坏问题。2.由于操作不当导致轴承出现损坏。在对抽水泵进行操作过程中，如果操作不当会导致轴承出现损坏情况。由于抽水泵长期处于高负荷运转状态，会导致轴承发生磨损问题。

三、案例分析

以某泵站为例，该泵站主要用于农田灌溉和排涝，属于大流量、高扬程的泵站。该泵站共安装3 台抽水泵，每台抽水泵的功率为2000kW，抽水泵的转速为1400r/min，扬程为8m，采用多级串联的方式。在调试过程中发现该抽水泵运行时的振动较为明显，其振动幅度达到0.58m/s。为查明抽水泵振动故障原因，对其进行一系列的检查和测试工作。首先，对抽水泵进行多次开机试验，发现其振动值始终在0.58m/s 左右；然后，利用游标卡尺对抽水泵的转子进行测量，发现其最大值为0.95m/s；最后，对抽水泵的轴承进行仔细检查和测试工作，发现其轴承并没有出现明显问题。在对抽水泵进行观察后发现其泵体上没有出现异常情况。因此可以断定该抽水泵振动故障主要是由于泵组轴承问题引起的。接下来，采用频谱分析法对泵组轴承问题引起的振动信号进行详细分析。从分析结果中可以看出：在该抽水泵机械振动故障发生期间，其主要频率是1800Hz左右；其次，对泵组轴承振动信号进行频谱分析后发现其主要频率是1200Hz 左右。

通过对抽水泵机械振动信号的进一步分析可以发现：在该抽水泵机械振动故障发生期间，泵组轴承受到较大的冲击影响，导致泵体上产生较多的噪声信号；最后，对抽水泵机械振动信号进行频谱分析后发现其主要频率是2500Hz 左右。