李杰

上海禾峰環(huán)境工程有限公司 200223

正文：

1、引言

目前，水泵機組運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)得到迅速發(fā)展，該技術(shù)的發(fā)展前提基于兩個方面：1、水利泵站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)得到普遍的發(fā)展，水利項目的自動化程度日益提高；2、以MIS系統(tǒng)為主導(dǎo)的設(shè)備管理系統(tǒng)也得到大量的運用，設(shè)備管理系統(tǒng)的最終目的是過程中完成設(shè)備的維護保養(yǎng)，延長設(shè)備使用壽命。為加強對水泵機組運行狀態(tài)的健康狀況監(jiān)測，掌握設(shè)備運行狀態(tài)變化趨勢，及時有效地進行預(yù)防性維護，通過機泵設(shè)備健康狀況監(jiān)測評估系統(tǒng)實現(xiàn)在線監(jiān)測。通過建立機泵的在線健康狀況監(jiān)測與分析評價系統(tǒng)，實時監(jiān)控斜式泵機組設(shè)備振動、擺度、壓力脈動、壓力、溫度等參量狀態(tài)，及時準(zhǔn)確的通過報警，防止機泵設(shè)備事故的發(fā)生，同時采用先進的多信息融合技術(shù)，最大程度的評估機泵運行狀態(tài)、延長設(shè)備使用時間、提前發(fā)出預(yù)警報告，從而實現(xiàn)預(yù)知維修，并通過智能診斷，精確診斷故障源，實現(xiàn)精密維修，縮短維修用時，為檢測維修合理化提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而有效的保證水泵設(shè)備長周期穩(wěn)定運行，穩(wěn)定生產(chǎn)。

2、概況

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機組運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)采取分層分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)包含現(xiàn)地和上位機兩個層次。 泵站的機組電動機層為現(xiàn)地層，上位機層在中控室。現(xiàn)地層和上位機層之間采用光纜——以太網(wǎng)信息傳遞和交流。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

3、系統(tǒng)功能模塊

在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由實時監(jiān)測功能來實現(xiàn)的，實時監(jiān)測功能是機組穩(wěn)定性監(jiān)測的直接體現(xiàn)：通過實時監(jiān)測機組在實際運行過程中各軸承及外殼的振動和泵軸的擺度、各過流部件的水壓及脈動情況。通過這些量的分析得到機組穩(wěn)定性的各種性能參數(shù)。根據(jù)各穩(wěn)定性參數(shù)，如：主要頻率成分、幅值特征以及相位特征等，尋找機組主要存在哪些激振力以及產(chǎn)生激振力的原因，為機組運行和故障診斷提供依據(jù)。

3.1 振擺監(jiān)測系統(tǒng)

振擺監(jiān)測子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對泵軸擺度、葉輪外殼振動、水泵導(dǎo)軸承振動、水泵組合軸承振動、齒輪箱高速和低速軸承、電機自由端驅(qū)動端軸承的振動進行監(jiān)測和顯示。

3.2 水力量測監(jiān)測系統(tǒng)

水力量測監(jiān)測子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對壓力脈動、壓力、壓差等測點進行監(jiān)測，如對葉輪進口壓力脈動、葉輪出口、導(dǎo)葉進口壓力脈動，導(dǎo)葉出口壓力脈動以及葉輪前導(dǎo)葉后差壓等進行監(jiān)測。

對壓力脈動測點，還可以直接看到當(dāng)前的壓力時域波形圖和頻譜圖。

3.3 運行工況系統(tǒng)

運行工況子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測整個機組的運行工況，如揚程、功率、葉片角度、進水池水位、出水池水位，監(jiān)測水力條件，如葉輪進口、葉輪出口、導(dǎo)葉體出口的壓力脈動峰峰值，監(jiān)測設(shè)備運行溫度，如定子三相溫度、電機自由端驅(qū)動端軸承溫度、齒輪箱高低速軸承溫度等，也監(jiān)測電機、齒輪箱、水泵的振擺和振動，通過監(jiān)測能對整個機組的運行工況有一個全貌的了解，是一個全方位的監(jiān)測。

3.4 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自檢

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自身的自檢監(jiān)測，包括傳感器的狀態(tài)的實時監(jiān)測，當(dāng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)自身或傳感器出故障時，用戶能及時獲知相關(guān)信息采取相應(yīng)措施處理。

4、系統(tǒng)功能特點

4.1 對壓力和壓力脈動的分析方法

振動是物體運動的一種常見現(xiàn)象。引起水泵裝置振動的因素有多種，水力因素是其中一個主要因素。

有關(guān)文獻均表明：水流通過葉輪流動獲得能量，同時旋轉(zhuǎn)的葉片使水流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)頻他有關(guān)的壓力脈動，在葉輪出口、導(dǎo)葉進口處存的動靜干涉也引起壓力脈動。這些壓力脈動對水泵部件及其流道均會產(chǎn)生不利影響，在水泵設(shè)備部件的固有頻率與水壓脈動頻率相近時，就會產(chǎn)生諧振。這是對水泵設(shè)備和部件的有害的破壞。

機組運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)有專門的水力量測監(jiān)測子系統(tǒng)。既可以實施進行信息監(jiān)測，對獲得數(shù)據(jù)進行顯示、分析，與設(shè)備的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)采用多維圖形（曲線）的對比分析?？梢悦黠@獲得其頻率的關(guān)聯(lián)性、幅值的關(guān)聯(lián)性的重要信息，可以判斷是否數(shù)值超標(biāo)、是否具有諧振性質(zhì)。由于這些情況與水泵的運轉(zhuǎn)速度、運行揚程和流量均有一定的關(guān)系，所以結(jié)合水泵的運行工況，可以判斷水泵在該運行工況是否穩(wěn)定，在運行一段時間后，可以在水泵的綜合特性曲線上繪制運行穩(wěn)定、過渡、不穩(wěn)定的區(qū)域，為太浦河泵站的調(diào)度、運行提供具有科學(xué)依據(jù)。

系統(tǒng)分析圖如下：

4.2 設(shè)備健康狀態(tài)分析

機組狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)支持與泵站自控系統(tǒng)的有關(guān)運行工況信息的雙向交流，從而綜合各種因素進行泵站設(shè)備運行穩(wěn)定性分析，得出設(shè)備的“健康”狀態(tài)，統(tǒng)計故障發(fā)生情況或者振擺超標(biāo)情況，形成報表和結(jié)論。

5、結(jié)語

目前，國內(nèi)大中型水電站對水電機組的設(shè)備實施了全面或部分的在線監(jiān)測，而水利行業(yè)里水泵設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)還不是特別廣泛深入，因此該類監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性、實用性還需進一步提高。由于水利泵站存在各類不同流道、泵型，而且受到傳感器技術(shù)、監(jiān)測儀表精度等限制，一些低頻振動、空化空蝕等在線監(jiān)測等技術(shù)效果不佳或無法實現(xiàn)，因此有些故障的診斷還是無法通過儀表系統(tǒng)、在線系統(tǒng)實現(xiàn)。因此在線系統(tǒng)的還存在很大的挖掘潛力和發(fā)展空間。