水泵维护与检修常见问题

水泵维护与检修常见问题

王役兵

内蒙古通辽发电总厂有限责任公司 028011

摘要：水泵机组的故障主要包括异常振动故障、轴承重度磨损和汽蚀等，其中振动是水泵机组故障的最常见表现形式。为了保障水泵机组的工作效率和安全可靠性，应对其进行定期振动监测，从而推断水泵机组是否出现故障。然而，不同的故障所导致的振动情况也有所不同，对检测信号进行处理分析，判断故障原因，从而提出相应改善措施建议也是十分必要的。因此，通过对振动信号进行监测分析，推断水泵机组的运行状况是否良好并在出现故障时及时进行维修是保障泵站安全稳定运行的有效方法之一。

关键词：水泵机组；故障诊断；振动检测方法

1水泵机组振动故障诊断技术发展过程与现状

第一阶段为事后处理阶段，当时由于人们设备维护与检修的意识薄弱，工具较为简陋，多数情况下不能够及时发现设备的异常状况，只能在发生故障后才进行修理，并且当时对于设备故障维修多依赖于个人的维修经验，修复时间长，周期长，对于故障类型不能够做到精确判断，对于大型泵站来说不能够进行及时的维修很容易造成重大经济损失。

第二阶段为预防性试验阶段，即按照固定计划，对水泵站进行定期的停运与检测维修。但对于泵站机组，预防性试验从本质来说是一种离线检测方式，需要水泵站全程停止运营才能够进行，并且对于全部件的拆装检测所需周期长，耗费人力物力大，可能伴随着操作不够灵活，对于故障的判断有所偏差等问题，难以满足泵站运行需求。现阶段，由于互联网及人工智能等技术的快速发展，迅速衍生出了故障诊断技术。通过这种技术的发展与应用，现在可以安装传感器采集水泵机组的运行信号，对其进行处理与分析，并依赖于机器学习、大数据分析等一系列方法，在不进行停机的前提下对于水泵机组的运行状态进行评估，能够对水泵机组可能出现的故障问题进行预测以及定点判断，这样做不仅大大节约了人力物力和时间，还更有效地增强了泵站安全运行的保障，避免突发故障的发生。

2基于解析模型的水泵机组振动故障诊断方法

2.1状态估计法

状态估计是一种根据检测数据来估计动态系统的内部状态变化的方法。即构建准确的水泵数学模型，并通过传感器测量设备的具体数值，自动排除系统因噪声或其他影响所带来的干扰信息，将两者数据进行对比，所得差值即可用来判断设备的故障情况。通过状态估计法可以对数据进行检测辨识，从而对水泵未来的工作状态进行预测。但使用状态估计法的前提是需要构建准确的数学模型，但目前是比较难以实现的，因此目前有关研究多集中于增强模型对于安装检测系统所带来的干扰、噪声等一系列误差的抗干扰能力。

2.2等价空间法

等价空间法是一种直接利用水泵系统模型输入与输出的测量值比较形成残差，由于静态等价空间法的实际应用具有较大的局限性，当前基于动态等价模型的等价空间法更为常见。通过系统输入与输出的测量值形成残差后，比较所测残差与系统最优运行时的残差数据可以对水泵系统进行故障评价，当残差为零时对应水泵机组与我们构建的模型数据吻合，水泵机组运行正常，反之则有故障产生。然而实际的水泵机组因噪声等外界干扰存在误差，使得其在正常运行的范围内残差值也不为零，因此残差阙值的选择对于使用该种方法进行泵站故障诊断非常重要，若残差阙值选择过高，在泵站初期发生故障时残差偏差值较小，会出现不报警或漏报等现象，而残差阙值过低，因外界因素所引起的残差数据略微升高就会导致报警而水泵机组运行完好的情况。综上而言，在使用等价空间法进行水泵系统的故障诊断时，需要注意残差阙值的选择。

3基于信号处理的水泵机组振动故障诊断方法

3.1频谱分析法

频谱分析法是水泵机组故障检测方法中最为常用的方法之一，通过传感器采集水泵机组的振动数据可以通过频谱分析分解成振动信号频谱图。频谱图可以非常直观地看出水泵机组的运行情况，图中幅值的最突出部分可以与故障情况充分联系在一起，并提供诊断信息。

3.2小波分析法

频谱分析虽然是一种便捷实用的故障检测方法，但对于大中型水泵机组来说，频谱分析进行傅里叶变换可能并不存在，为了详尽表达信号在局部的特征，使用小波分析法检测故障应运而生，弥补了傅里叶变换在水泵故障检测中的不足之处。小波变换的基础建立在短时傅里叶变换之上，在水泵机组采集信号不稳定的情况下占据很大的优势，具有良好的时频特性。从系统上来看，小波分析的信号处理方法相当于给采集信号添加带通滤波器，在分析水泵机组的运行状况时，对传感器采集的振动信号进行小波变换，可以有效区分突变信号与噪声，具有非常强的抗噪能力和实时性，检测效率高，且对多分量的信号分析而言非常便捷。给出了以下几种利用小波分析法进行故障诊断的方法，可以对水泵的故障监测与诊断提供很好的思路：

（1）利用小波信号分析直接检测信号突变的奇异点，从而实现对水泵的故障监测。

（2）利用小波分析进行信号频率结构变化观测，可以有效地实现对水泵的故障监测。

（3）利用水泵机组系统发生故障会导致脉冲函数的变化，从而导致少量小波变换系数产生变化来判断水泵机组是否产生故障。小波分析法应用于泵站故障检测，能够十分便利地将采集到的故障信号进行多维度分解，从而获得不同的信号特征，进而实现对于各个部分故障程度的区分，是一种非常实用的检测方法。

4基于知识的水泵机组振动故障诊断方法

4.1专家系统方法

近年来，人工神经网络法在水泵的故障诊断中应用广泛，它是一种基于模仿人的神经网络对所获得的复杂信息进行自主处理的方式。人工神经网络的数据库具有很强的通用性和容错性，并可以对于复杂的非新型系统进行处理分析，通过不断地学习新知识并应用于推广，可以构建适应性强、容错率高的数据库，进行故障类型分析识别后给出故障处理建议，具有很广泛的应用范围。但实际运用时也存在一些缺陷：与专家系统方法相似，人工神经网络也需要大量的基础数值支撑，进行学习时的过程无法观测，可能会影响结果可信度，且对样本选取也有一定的要求。

4.2模糊故障诊断法

模糊故障诊断法简单来说就是基于水泵机组故障发生的征兆与故障本身之间建立模糊矩阵并将其转化为模糊方程，通过模糊变换求得征兆与故障之间的关系。具有应用方便，结论直观的优势。基于这种方法，结合水泵的数学模型难以精确建立的现实情况，我们可以利用模糊方程表示水泵机组的振动情况，从而判断水泵的故障原因。但模糊故障诊断法不具备自学能力，且征兆与故障间的关系平衡难以掌握，隶属函数、特征元素等的选取也存在偏差，一般可以将模糊故障诊断法、神经网络与小波分析等方法结合使用。

结束语

现阶段，基于信号的处理方法是现在较为常见的方法，不需要进行数学模型的建立，直接对采集的数据进行分析与处理，适用性强。基于知识的处理方法依赖于数据库的建立，需要长时间的积累与学习才能够对水泵机组的运行状况进行较为准确的判断，一旦知识库建立较为完善后可以直接判断水泵机组的故障位置、故障原因以及给出维修建议，会给水泵机组的维修提供很大便利。

参考文献：

[1]孙树佳.离心泵故障诊断方法的研究综述[J].广州化工，2011，39（7）：39-40+67.

[2]刘昕洋.基于等价空间法的故障诊断及其应用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.