電廠水泵故障分析及整治方法研究

白騏瑞 孫正新 劉天岳 張洪

摘要：電廠水泵應(yīng)用雖廣但較為分散，因此，在使用過程中需要配備智能化監(jiān)測系統(tǒng)。然而，就目前經(jīng)濟情況來講，費用昂貴，一時無法實現(xiàn)，只能通過人工監(jiān)測來完成，如：定期的檢查、維修等。而在事實中，這些檢查根本解決不了電廠水泵事故的頻頻發(fā)生，因此，構(gòu)建完善有效的故障監(jiān)測、診斷是目前為重點研究的事情。

關(guān)鍵詞：電廠水泵;故障分析;整治方法

引言

在火力發(fā)電廠中，水泵的應(yīng)用非常廣泛和分散，使得電廠的水泵不能配備鍋爐、汽輪機等功能十分完善的智能監(jiān)控系統(tǒng)。從經(jīng)濟角度來看，裝備大量昂貴的監(jiān)測系統(tǒng)是非常昂貴的，而且很難實現(xiàn)。目前，電廠水泵運行監(jiān)測基本上是通過定期檢查、大、小修期間的檢查或事故后的檢查，達到人工監(jiān)測的水平。然而，這種檢查對降低電廠水泵事故率的作用不大，因此建立有效的故障監(jiān)測和診斷手段是十分必要的。

1電廠水泵的常見故障原因分析

1.1電廠水泵故障的機械原因

主要包含電機、水泵轉(zhuǎn)動部件，如果兩者的質(zhì)量不平衡，中心是不對稱的，那么，水泵在轉(zhuǎn)動的時候會出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速與泵體原本固定的頻率不能一致，就會引起強烈的振動，發(fā)出很大的噪音。當中，如果電動機和水泵的旋轉(zhuǎn)部件存在質(zhì)量不平衡，則可以從初始和運行過程之間的不平衡來考慮。在初始狀態(tài)中，導致水泵失去平衡性的主要原因，歸根結(jié)底是制造過程的質(zhì)量達不到標準，導致質(zhì)量分布不均勻，終影響整體平衡。而在運行過程中，導致水泵失去平衡性能的主要原因，泵中有流動的介質(zhì)，而介質(zhì)中又含有過多的雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)長期已久不做任何處理，就會在泵體結(jié)垢，結(jié)垢久了，自然會造成對泵體的腐蝕、磨損，終影響到泵的質(zhì)量分布不均衡，進而導致水泵失去平衡性。眾所周知，水泵轉(zhuǎn)子上會有零部件，如果零部件脫落進入水泵，也將會造成水泵故障。

1.2水泵水力故障的振動原因

主要有汽蝕、喘振這兩種情況。其中，汽蝕造成對水泵的傷害影響，主要是泵內(nèi)有流動的液體，而液體會流動，它從某處流到另一處液體時，存在壓強，如果壓強下降到一定程度，出現(xiàn)等于或低于當時液體溫度下飽和壓力時，液體中就會出現(xiàn)氣泡，這些氣泡在一定的壓力作用下，就會破裂，破裂的同時會有足夠大的壓力發(fā)生，進而造成對水泵的傷害。而喘振，則是管內(nèi)有流動的液體，如果液體在流動的時候不能穩(wěn)定進行，那么會出現(xiàn)流量的變動，而失去原有的周期性流動，在這種情況下，會有很多噪音和振動，這證明泵已經(jīng)發(fā)生故障。

1.3水泵的電氣故障

主要包括電機內(nèi)部磁場的不平衡和電氣系統(tǒng)的故障。它會產(chǎn)生巨大的噪音和振動。對于這種故障，應(yīng)及時檢查泵軸，并將操作參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)。如果無法控制，要及時關(guān)機，然后拆下整個泵以解除故障，從而釋放故障，使泵恢復正常運行狀態(tài)。

2電廠水泵故障障的診斷方法

2.1常規(guī)診斷法

電廠水泵振動故障的常規(guī)診斷方法有3種：參數(shù)分析法、時間序列分析法和譜分析法。參數(shù)分析法的原理是根據(jù)中壓給水系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)的變化對影響系統(tǒng)動力數(shù)據(jù)的各類因素進行系統(tǒng)的分析;時間序列分析法是根據(jù)給水泵的振動信號時間序列來分析判斷故障來源;譜分析法則是根據(jù)以各種譜的相位、幅值、特征為依據(jù)，結(jié)合經(jīng)驗分析判斷故障來源。相關(guān)人員在對電廠水泵的振動故障進行診斷的時候，需要根據(jù)實際情況以及不同分析方法的原理和適用范圍，單獨或組合運用這3種診斷方法。

2.2智能診斷法

智能診斷法是以計算機技術(shù)為核心的機器設(shè)備故障診斷方法，是一種以信號處理為基礎(chǔ)，以知識處理為核心的故障檢測與判斷技術(shù)。常用的智能診斷技術(shù)包括：證據(jù)理論、小波分析、專家系統(tǒng)、支持向量機、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗糙理論、模糊診斷技術(shù)、灰色診斷技術(shù)等。智能故障診斷技術(shù)與常規(guī)診斷法相比較，最突出的特征是不需要精確的數(shù)學模型，智能性較強，對故障的診斷更加客觀，受到個人經(jīng)驗和思維慣性的影響較小。

3電廠水泵故障整治方法

對電廠水泵故障進行具體分析，假設(shè)水泵為立式類型，也就是說水泵的下方是電機，而中間是聯(lián)軸器。假設(shè)該水泵以前有過故障的現(xiàn)象，但在維修中進行重新改造，并且某兩個區(qū)域內(nèi)的振動較比以前增加了很多。在這個區(qū)域間，而它們?nèi)绻幵谒谜＿\轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么，將會對水泵造成磨損、傷害，具有一定的危險性，此時，就要對該區(qū)間的凝結(jié)水泵的振動值進行調(diào)整，并將其降低。在此過程中，可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速越大，振動越大，如果超過該有的正處范圍，那么，顯示凝結(jié)水泵的振動超標。如果通過分層診斷方法分析故障，則可以精確地測量不同部件的振動，結(jié)果顯示，如果轉(zhuǎn)速為780rpm和900rpm時，就會證明振動出現(xiàn)了兩種峰值。振動值大的原因有兩個，其中一種是臨界轉(zhuǎn)速，而另一種是泵轉(zhuǎn)速和本體共振。對于共振導致的振動值偏大現(xiàn)象，在解決的時候，好的方法便是避開共振區(qū)域。

4案例分析

以某電廠凝結(jié)水泵故障為例進行分析。水泵的類型為立式，即電機位于水泵的上方，中間是聯(lián)軸器。在某次大修期間對該水泵進行了變頻改造，改造后850r/min和900r/min兩個區(qū)域內(nèi)的振動增加明顯。因為這個區(qū)間是水泵正常運行時的區(qū)間，所以會給水泵的正常運行造成極大的危險性，必須要降低該區(qū)間內(nèi)凝結(jié)水泵的振動值。通過振動測試，得到以下數(shù)據(jù)，如表1所示。

通過對振動測試所得結(jié)果進行分析可得一下結(jié)果：水泵的振動主要為基礎(chǔ)頻率的振動，所以可以得到其性質(zhì)為強迫式的;在轉(zhuǎn)速為900r/min時，振動最為嚴重，振動的峰值達到了205μm，這說明在該轉(zhuǎn)速下，凝結(jié)水泵的振動嚴重超標。為了找出水泵故障超標的原因，采用上文給出的故障層次診斷方法進行分析。測量了不同部位的振動情況，所得結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，振動的幅值隨著轉(zhuǎn)速的升高先增大，然后逐漸減小。在轉(zhuǎn)速為780rpm和900rpm時出現(xiàn)了兩個振動峰值。振動值偏大的原因主要有兩個：一種原因是由于泵的轉(zhuǎn)動處于臨界轉(zhuǎn)速，此時泵軸對泵體的激振力增加，從而增加泵體的振動量;另一種原因是泵轉(zhuǎn)速和本體共振。分析本文的研究對象可得故障的主要原因是第二種。對于共振原因?qū)е碌恼穹蟮膯栴}，需要采取避開共振區(qū)域的方法來解決問題。對于凝結(jié)泵來講，可以通過改變泵的固有頻率來解決，也通過改變泵的工作轉(zhuǎn)速來解決。

結(jié)束語

本文對電廠水泵的故障進行全面分析，并采取層次法對其進行整治、分析，在進一步的研究中發(fā)現(xiàn)，層次診斷法具有一定的效果，準確度高，可信，要由于傳統(tǒng)的分析方法，可以準確地找出故障，并對其進行分析，找準關(guān)鍵點，進而尋求解決路徑。

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