抽水泵機械振動故障檢測探究

李紅青

作為水利機械設備，抽水泵是其中的一個重要組成部分，在農田水利建設中發揮著不可替代的作用。抽水泵出現故障會嚴重影響農業灌溉，故需重視對抽水泵機械振動故障檢測，及時發現抽水泵機械故障，采取有效措施進行處理。基于此，本文主要就抽水泵機械振動故障檢測方法和檢測措施加以分析。

一、抽水泵機械振動故障的主要檢測方法

（一）頻譜分析

主要是利用頻譜分析傳感器采集出抽水泵機械振動信號，然后通過頻譜分析，對其進行判斷。在使用頻譜分析時，需要注意以下幾點：1.抽水泵機械振動信號通常為非平穩信號，因此需要對信號進行預處理，將其轉化為平穩信號。2.對抽水泵機械振動信號的功率譜密度函數進行分析時，需要使用相關的算法。例如對于抽水泵機械振動信號的功率譜密度函數進行計算時，通常采用基于快速傅里葉變換和基于小波變換的方法進行計算。3.由于抽水泵機械振動信號的頻率比較低，在應用頻譜分析法時，需要注意采樣頻率與抽水泵機械振動頻率之間的關系。（見下圖）

抽水泵機械振動故障檢測——頻譜分析圖

（二）聲發射檢測

聲發射檢測法是一種常用的設備檢測方式，也是一種比較先進的技術，具有較高的靈敏度、可靠性以及精確度。聲發射檢測法主要是利用聲發射裝置來對抽水泵機械振動信號進行采集，然后利用采集到的信號對抽水泵機械振動故障進行分析。在應用聲發射檢測法時，需要注意以下幾點：1.合理選擇聲發射傳感器。聲發射傳感器是應用最為廣泛的傳感器，其靈敏度高、可靠性強、造價低，但是對信號質量要求較高，只有選擇合適的傳感器才能保證信號采集的準確性和可靠性。在實際應用時，可以根據抽水泵機械振動故障出現的位置來選擇傳感器，比如在檢測葉輪與泵殼之間的連接部位時，可以選擇在泵殼內部安裝聲發射傳感器。抽水泵機械振動故障產生時會產生聲源，只有對聲源進行定位才能保證抽水泵機械振動故障檢測的準確性和可靠性。2.選擇正確的信號處理方式。在采用聲發射檢測法進行振動故障檢測時，需要根據抽水泵機械振動故障出現的位置和原因選擇正確的信號處理方式，只有這樣才能保證采集到的信號更加準確。比如在檢測葉輪與泵殼之間連接部位的振動故障時，可以采用對信號進行濾波處理的方式，然后再進行信號分析。如果信號頻率較低，那么可以將濾波器設置為高頻，如果信號頻率較高，則可以將濾波器設置為低頻。

（三）狀態監測

在狀態監測的過程中，主要是利用振動傳感器和計算機對采集到的振動信號進行處理和分析，通過分析可以判斷出抽水泵機械振動故障發生的位置和范圍，進而采取有效措施進行處理。

1.在對振動信號進行檢測時，應該選擇正確的傳感器。根據抽水泵機械振動故障檢測的實際需求，選擇合適的傳感器，主要是根據以下幾個方面來確定：一要選擇靈敏度高、質量小、體積小、重量輕的傳感器；二要選擇精度高、穩定性好、價格低的傳感器；三要選擇工作壽命長的傳感器；四要選擇能夠抵抗各種干擾和外界影響的傳感器；五要選擇響應速度快的傳感器。

2.在進行信號處理時，應該選擇正確的處理方式。信號處理的方法有很多，但是在實際應用中，主要是根據抽水泵機械振動故障檢測的具體需求來選擇，選擇不同的信號處理方式，其效果是不一樣的。Matlab 主要是在數據處理方面具有很大優勢，可以對大量的數據進行處理和計算；VB 主要是利用簡單易懂的編程語言進行軟件開發，開發效率較高。

3.在進行信號分析時，應該將故障特征參數作為輸入參數。根據抽水泵機械振動故障檢測的實際需求來選擇信號處理方式和分析軟件：一要確定故障特征參數的范圍；二要確定故障特征參數的取值范圍；三要確定特征參數的閾值；四要確定特征參數的評價標準。

二、抽水泵主要故障原因分析

（一）水流不暢

抽水泵運行過程中，如果出現水流不暢情況，會對抽水車機械振動故障檢測造成影響：1. 抽水泵葉輪發生磨損問題。在對抽水泵葉輪進行安裝過程中，需要對相關參數進行嚴格控制，如果參數出現變化會導致葉輪出現磨損問題。此外，還需要加強對抽水泵安裝位置的檢查工作，避免由于安裝位置錯誤而導致抽水泵無法正常運行。2.抽水泵管路系統發生堵塞問題。原因主要是由于施工人員在施工過程中沒有按照相關要求進行施工，從而導致管道內出現大量泥沙或者是雜物等問題。在對管道系統進行清洗過程中，需要加強對水管的檢查工作。3.抽水泵安裝位置不符合要求。會對抽水泵正常運行造成影響：第一，安裝位置位于水流下方；第二，安裝位置位于水流上方；第三，安裝位置處于水面以下部位。

（二）軸承損壞

抽水泵軸承出現損壞問題，主要是因為在水泵的運行過程中，受到外界因素的影響，導致軸承出現損壞。通常情況下，抽水泵軸承損壞問題主要有以下幾種：1.因為溫度過高導致軸承損壞。由于抽水泵在運行過程中會受到一定的溫度影響，如果溫度過高會導致軸承發生損壞問題。2.由于操作不當導致軸承出現損壞。在對抽水泵進行操作過程中，如果操作不當會導致軸承出現損壞情況。由于抽水泵長期處于高負荷運轉狀態，會導致軸承發生磨損問題。

三、案例分析

以某泵站為例，該泵站主要用于農田灌溉和排澇，屬于大流量、高揚程的泵站。該泵站共安裝3 臺抽水泵，每臺抽水泵的功率為2000kW，抽水泵的轉速為1400r/min，揚程為8m，采用多級串聯的方式。在調試過程中發現該抽水泵運行時的振動較為明顯，其振動幅度達到0.58m/s。為查明抽水泵振動故障原因，對其進行一系列的檢查和測試工作。首先，對抽水泵進行多次開機試驗，發現其振動值始終在0.58m/s 左右；然后，利用游標卡尺對抽水泵的轉子進行測量，發現其最大值為0.95m/s；最后，對抽水泵的軸承進行仔細檢查和測試工作，發現其軸承并沒有出現明顯問題。在對抽水泵進行觀察后發現其泵體上沒有出現異常情況。因此可以斷定該抽水泵振動故障主要是由于泵組軸承問題引起的。接下來，采用頻譜分析法對泵組軸承問題引起的振動信號進行詳細分析。從分析結果中可以看出：在該抽水泵機械振動故障發生期間，其主要頻率是1800Hz左右；其次，對泵組軸承振動信號進行頻譜分析后發現其主要頻率是1200Hz 左右。

通過對抽水泵機械振動信號的進一步分析可以發現：在該抽水泵機械振動故障發生期間，泵組軸承受到較大的沖擊影響，導致泵體上產生較多的噪聲信號；最后，對抽水泵機械振動信號進行頻譜分析后發現其主要頻率是2500Hz 左右。