排水泵常見故障診斷及預防性管理方法分析

王愛全

（山西潞安化工集團漳村煤礦后勤服務中心， 山西 長治 046032）

引言

目前，智能裝備與信息化、自動化技術被廣泛應用于煤炭行業，機電設備都對環境提出了更高的要求，如，濕度、溫度。井下的機電銅室主要用于放置重大設備，其對環境溫度的要求是低于30 ℃，若高于30 ℃，設備就會被停止運行?？墒牵趯嶋H狀況下，有的礦井會因為其惡劣的生產條件，增大了礦井的改造難度，使機電銅室的環境無法達到設備運行所需要的環境要求，致使這部分機電設備在較長的時間內環境都是高溫潮濕的，不僅損傷了設備，還使設備的使用期限受到影響。

以煤礦井下排水泵為例，對水泵常見故障和其主要原因進行分析，對潛伏的設備故障進行分辨，把協助技術支撐供給給運維與維修設備，使設備故障得到最大限度地下降，使工作的效率與運行的可靠性得到提升，完成提前察覺水泵故障，繼而使設備在使用年限內的運行能夠具有可靠性。

在排水方法中，臥式吸入式被煤礦的主排水系統所使用。水倉、電動機、吸水管路、排水泵、閘閥或抽真空管路球閥、逆止閥及排水管路閘閥等構成了設備設施，其中最主要的設備就是排水泵與電動機。

依據設備的類型把主排水系統分成了9 類，包含排水管、電動機、吸水管、排水泵、水倉、閘閥、球閥、逆止閥及其他設備設施[1]。以排水泵為例，表1即為排水泵與驅動電機的常見故障的類型、原因及分析方法。

表1 排水泵常見故障分析

1 振動診斷方法和設計的點位

振動探頭在對振動監測時會選擇使用有ICP 嵌入電荷放大傳感器，傳感器進到水泵與采集網關的方式是外置與通信線纜，并讓上位機接收被打包的數據。

通常來講，滾動軸承的特點是阻尼比價小、剛性比較大；軸承箱會接收到排水泵軸承的振動，在對排水泵的監測點進行選擇時，選擇的方法是振動診斷法，并且其選擇應該是振動能量的傳遞比較容易或彈性基礎的其余部件中，出口法蘭、底座及軸承座通常是振動測點的選擇地。具體在下圖1 中5 個箭頭所指的位置各布置一個測點。圖1 即為配置測點。

圖1 振動傳感器點位設計圖

2 水泵健康評估

機械的損傷程度很難從設備的外表觀察出，如磨損的面積、裂紋的長度等。所以，為了對水泵的健康情況進行評估，狀態檢測信號時通常是在設備運行中將振動信號進行采集。并且這部分監測信號包括了測量噪聲、健康情況信息。因此，為了更深層次的把機械老化過程進行揭示，就極需把偏度、峰度及有效值自監測信號內提取出來[2-3]。

由于機械故障逐漸嚴重，使設備的損耗表現出了不同的老化趨勢，當未預測水健康狀況前時，應該按照水泵振動情況的改變趨勢，把機械老化的過程分成不一樣的健康階段。圖2 即為常見的老化過程，圖中直線代表曲線大致的拐點情況。

圖2 健康階段HS劃分示意圖

滾動軸承的老化趨勢體現在2 個不一樣的階段，就是不健康階段與健康階段。當處于健康階段時，沒有故障出現在滾動軸承內，側面磨損值是隨機波動的。當處于不健康階段時，由于軸承的損壞，側面磨損值也會逐漸增大。

雙列軸承老化過程體現在3 個階段，即為臨界階段、退化階段及健康階段。根據每個階段的走向曲線，并與分析故障的有關經驗數據相結合，可以很好的分辨出目前水泵軸承故障有多嚴重。

3 驗證和分析試驗

某煤礦展開的振動診斷實驗是與陳舊的水泵有關，圖3 即為水泵振動頻率。由現場反應的數據表現：

圖3 水泵振動頻率

1）根據水泵端的振動測點振值的速度值呈上漲趨勢。

2）3H 測點振動高于報警線（7.1 mm/a）。

3）產生隨機的噪聲底線是300～2 000 Hz。

根據數據得知，水泵葉輪凸顯的主要特征為氣蝕，并與現場有砂石滾動的聲音從泵體中發出來相結合，所以，能夠判斷出有氣蝕故障出現在水泵中，并和水泵現場的影響圖片的結果相同，圖4 即為現場的圖片。

圖4 水泵氣蝕故障現場圖

4 結語

經過提早預警水泵故障，并與生命周期管理的方法相結合，可以使排水泵設備中核心部件剩下使用時間預警、定位分析故障原因、在線診斷設備的健康狀態、實時監測設備的參數、設備的信息管理得以實現，并和備品備件庫、知識庫就故障庫相結合，給設備運維的數字化提供指導，使過修與欠修的現象減少，主動對設備的狀態維修或防止性維修進行實踐，確保設備的運行更加長遠、高效、穩定、安全。