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(jī)組運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)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(gè)方面：1、水利泵站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)得到普遍的發(fā)展，水利項(xiàng)目的自動(dòng)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(yùn)用，設(shè)備管理系統(tǒng)的最終目的是過(guò)程中完成設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。為加強(qiáng)對(duì)水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的健康狀況監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢(shì)，及時(shí)有效地進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，通過(guò)機(jī)泵設(shè)備健康狀況監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。通過(guò)建立機(jī)泵的在線健康狀況監(jiān)測(cè)與分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控斜式泵機(jī)組設(shè)備振動(dòng)、擺度、壓力脈動(dòng)、壓力、溫度等參量狀態(tài)，及時(shí)準(zhǔn)確的通過(guò)報(bào)警，防止機(jī)泵設(shè)備事故的發(fā)生，同時(shí)采用先進(jìn)的多信息融合技術(shù)，最大程度的評(píng)估機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)、延長(zhǎng)設(shè)備使用時(shí)間、提前發(fā)出預(yù)警報(bào)告，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修，并通過(guò)智能診斷，精確診斷故障源，實(shí)現(xiàn)精密維修，縮短維修用時(shí)，為檢測(cè)維修合理化提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而有效的保證水泵設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，穩(wěn)定生產(chǎn)。

2、概況

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)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(jī)兩個(gè)層次。 泵站的機(jī)組電動(dòng)機(jī)層為現(xiàn)地層，上位機(jī)層在中控室?，F(xiàn)地層和上位機(jī)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(cè)系統(tǒng)主要是由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能是機(jī)組穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的直接體現(xiàn)：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中各軸承及外殼的振動(dòng)和泵軸的擺度、各過(guò)流部件的水壓及脈動(dòng)情況。通過(guò)這些量的分析得到機(jī)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(jī)組主要存在哪些激振力以及產(chǎn)生激振力的原因，為機(jī)組運(yùn)行和故障診斷提供依據(jù)。

3.1 振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

振擺監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)泵軸擺度、葉輪外殼振動(dòng)、水泵導(dǎo)軸承振動(dòng)、水泵組合軸承振動(dòng)、齒輪箱高速和低速軸承、電機(jī)自由端驅(qū)動(dòng)端軸承的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和顯示。

3.2 水力量測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水力量測(cè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)壓力脈動(dòng)、壓力、壓差等測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如對(duì)葉輪進(jìn)口壓力脈動(dòng)、葉輪出口、導(dǎo)葉進(jìn)口壓力脈動(dòng)，導(dǎo)葉出口壓力脈動(dòng)以及葉輪前導(dǎo)葉后差壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

對(duì)壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)，還可以直接看到當(dāng)前的壓力時(shí)域波形圖和頻譜圖。

3.3 運(yùn)行工況系統(tǒng)

運(yùn)行工況子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行工況，如揚(yáng)程、功率、葉片角度、進(jìn)水池水位、出水池水位，監(jiān)測(cè)水力條件，如葉輪進(jìn)口、葉輪出口、導(dǎo)葉體出口的壓力脈動(dòng)峰峰值，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行溫度，如定子三相溫度、電機(jī)自由端驅(qū)動(dòng)端軸承溫度、齒輪箱高低速軸承溫度等，也監(jiān)測(cè)電機(jī)、齒輪箱、水泵的振擺和振動(dòng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)能對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行工況有一個(gè)全貌的了解，是一個(gè)全方位的監(jiān)測(cè)。

3.4 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自檢

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

4、系統(tǒng)功能特點(diǎn)

4.1 對(duì)壓力和壓力脈動(dòng)的分析方法

振動(dòng)是物體運(yùn)動(dòng)的一種常見(jiàn)現(xiàn)象。引起水泵裝置振動(dòng)的因素有多種，水力因素是其中一個(gè)主要因素。

有關(guān)文獻(xiàn)均表明：水流通過(guò)葉輪流動(dòng)獲得能量，同時(shí)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(dòng)，在葉輪出口、導(dǎo)葉進(jìn)口處存的動(dòng)靜干涉也引起壓力脈動(dòng)。這些壓力脈動(dòng)對(duì)水泵部件及其流道均會(huì)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(dòng)頻率相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生諧振。這是對(duì)水泵設(shè)備和部件的有害的破壞。

機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)有專門的水力量測(cè)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。既可以實(shí)施進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)，對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析，與設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用多維圖形（曲線）的對(duì)比分析。可以明顯獲得其頻率的關(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(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)行揚(yáng)程和流量均有一定的關(guān)系，所以結(jié)合水泵的運(yùn)行工況，可以判斷水泵在該運(yùn)行工況是否穩(wěn)定，在運(yùn)行一段時(shí)間后，可以在水泵的綜合特性曲線上繪制運(yùn)行穩(wěn)定、過(guò)渡、不穩(wěn)定的區(qū)域，為太浦河泵站的調(diào)度、運(yùn)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(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持與泵站自控系統(tǒng)的有關(guān)運(yùn)行工況信息的雙向交流，從而綜合各種因素進(jìn)行泵站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性分析，得出設(shè)備的“健康”狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生情況或者振擺超標(biāo)情況，形成報(bào)表和結(jié)論。

5、結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)大中型水電站對(duì)水電機(jī)組的設(shè)備實(shí)施了全面或部分的在線監(jiān)測(cè)，而水利行業(yè)里水泵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還不是特別廣泛深入，因此該類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性、實(shí)用性還需進(jìn)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(cè)儀表精度等限制，一些低頻振動(dòng)、空化空蝕等在線監(jiān)測(cè)等技術(shù)效果不佳或無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此有些故障的診斷還是無(wú)法通過(guò)儀表系統(tǒng)、在線系統(tǒng)實(shí)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。