华泾港污水提升泵站在线振动分析系统的设计

第4期（总第193期）中®f《荇No.4(SerialNo.193)2017年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug.2017DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2017.04.023华泾港污水提升泵站在线振动分析系统的设计陈超[上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海200125]摘要：在线振动分析技术应用于排水泵站，可以形成定量化、标准化的分析诊断模式，利于进行设备健康状况分析。以华泾港污水提升泵站为例，叙述在线振动分析技术在泵站中的应用，描述技术的关键点以及应用效果，为其他类似项目提供设计参考。关键词：泵站；振动分析；预测中图分类号：TU992.25文献标志码：A文章编号：1004-4655(2017)04-0072-031工程概况华泾港污水提升泵站归属于上海市污水治理白龙港区域南线输送干管完善工程，作为污水提升泵站，将污水从浦西通过新建过江连接管道提升至浦东，在提高污水输送能力的同时，减少现状污水排放高峰期时对黄浦江的污染。泵站平面总图见图1。泵站主水泵采用涡壳式离心泵，共8套。单菜功率为280kW,单泵流量1.15~1.80m3/s，扬程14.0~7.8m〇2在线振动分析技术应用华泾港污水提升泵站设计标准为无人值守，对于关键水泵设备，除常规运行工况的监控和记录外，增加运行趋势判断以及故障源自动识别，为泵站安全运行提供有效依据[1]，达到“智能预警、医于未病”。国内外现阶段主流振动分析方案主要由专业人收稿日期：2017-05-04作者简介：陈超（1986—），男，工程师，本科，主要从事电气与自动化系统设计工作。员通过传感器采集振动频谱进行人工识别判断。本工程设计中选用振动全矢谱分析技术，通过分析转子在各谐波频率下的涡动能量强度，自动判断当前设备正常、预警、报警以及故障等4档评价，在出现预警或报警时按概率大小提出故障源位置和相应的解决方案[2]。技术应用关键点在于设备状况评价、趋势预测和故障源识别的设计。2.1设备状态评价设计系统采用基于权值系数的综合评价逻辑。设总评价值为印，根据数值范围评定设备总体评价状况。设备总体评价状态与总评值对照见表1。表1设备总评价状态与总评1直对照序号数值范围mm评价状态1[0-1)A级正常2[1-2)B级预报警3[2-3)C级报警4[3-4]D级需维修总评价值fT的计算公式见式（1)。ypj^'xWy¥TxWj+CxWf+RxWgiSxWgi-RTxWgj+PxWP式中：F为振动评价结论数值量，随设备运行状况变化而变，至少布置4个测点，通过选择相应的振动监测评价值参与评估；对振动评价，增加权重系数％,预设为1;r为温度评价结论数值量，随工况、环境和设备技术状况变化而变化，对于每个温度均有2个测点，分别为7^、7；2，选最大值参与评估;对温度评价，增加权重系数％,预设为0.8;C为电气评价结论数值，随设备运行状况变化而变化，选择监测评价值参与评估；对电气评价，增加72牛威*朽陈超：华泾港污水提升泵站在线振动分析系统的设计2017年第4期权重系数％，预设为0.8;i?为设备润滑结论；S为点检评价；为运行时间结论判断值，随设备运行状况变化而变化，选择监测评价值参与评估；对润滑、点检、运行时间，分别增加权重系数％、%、分别定为0.5、0.6、0.3。尸为设置电气功率指标数值量，随设备运行状况变化；对电气评价，增加权重系数％,预设为0.3。2.2趋势预测及故障识别设计振动分析不可简单以幅度大小而论，应从力、刚度和振动响应等三方面综合分析，获取正确结论。实际应用中还应考虑到各类外部干扰的影响，在数据融合的基础上进行趋势预测，使预测结果更具有可比性。趋势预测内容说明见表2。表2趋势预测内容说明序号预测依据预测内容1过去24h的数据未来8h的趋势2过去7d的数据未来1d的趋势3过去1个月的数据未来7d的趋势4过去1个季度的数据未来21d的趋势故障识别需建立标准的诊断数据知识库系统。系统具备自动检测完整性、一致性的能力，在封闭代码情况下对数据知识库内容进行增减操作，对于非完整的数据具备相应的模糊处理能力，具有良好的开放性和扩展性，可按流程对数据知识库进行修补和完善，根据诊断信息和用户验证信息实时调整数据知识库内容。可诊断的故障种类表见表3。动进行响应决策，利用系统数据知识库进行辨别，列出可信期望度在50%以上的分析结果以及相应处理措施。其基本诊断分析流程见图2。图2故障诊断分析基本流程图在故綱盼析后直观给出维修措施和建议，对于可信度高于置信阈值的分析结论自动存储为故齡己录。故障诊断分析系统在保持统一性视图的情况下，集成到远程诊断平台，实现数据和应用的集成。2.3测点布置及系统组成本工程单台水栗测点布置示意图见图3。表3可诊断的故障种类表序号类别故障种类1转子相錢转子不平衡转子不对中转子弯曲动静件碰摩或摩擦2滑动轴承相关类摩擦轴承间隙大润滑不良3滚动轴承相关类部件损坏润滑不良4流体相錢气蚀泵堵塞5电气故障断相相不平衡转子断条动義心匝间短路过载6基础故障基础松动对设备的故障分析通过提取故障特征信息，自V01V02注：V01~V06为加速度传感器；V07~V08为电涡流传感器；KP01为转速传感器。图3在线振动分析测点布点图除设置在电机、水泵的测点外，另在泵房布置环境温度测点，每台水泵配电回路安装动态电流测点，将振动、温度、电气等数据做全信息融合，73中威*我陈超：华泾港污水提升泵站在线振动分析系统的设计2017年第4期从图中可知，其运行状态符合正常运行工况,未发现异常的频率成分，说明该机组目前运行状态安全正常。4结语区别于传统振动频谱人工分析，华泾港污水提升泵站在线振动分析系统为故障自动分析诊断，为管理提供极大的便利，在今后的泵站日常运营中,伴随着设备的运行损耗折旧，其运行效果还可得到进一'步的检验。参考文献：[1]黄澄，朱雪明，肖泽.设备在线振动监测与故障分析诊断技术在大型水泵机组中的应用[J].给水排水，2010(5):53-57.[2]宋华磊，李凌均，韩捷，等.旋转机械全矢频段状态评价方法研究[J].机械设计与制造，2013(8):152-154,157.i0.70.30.20.0)波形图0.0125.0250.0375.0500.0625.0750.0875.01000频率/Hzb}频谱图图5上轴承振动r方向波形频谱图由表4可看出，现场测试值均未超过报警值,表明目前水泵运行状态稳定。提取测试值最大的上轴承振动r方向的振动波形频谱数据进行复查分析，相应的波形图及频谱图见图5。转速：300rpmt/ms通过OPC(objectlinkingandembeddingforprocesscontrol，过程控制中的对象连接与嵌人）读取自泵站PLC(programmablelogiccontroller，编程逻辑控制器）控制系统的相关压力、流量等信号，参与故障诊断。对于水泵的基础类故障、转子类故障、滚动/滑动轴承故障、电气类早期故障等作出明确提醒，形象化表达诊断结果，提出相应的处理措施，提供故障履历管理。振动分析系统结构组成见图4。工作站事件打印机振动分析服务器防火墙交换机44^w信号转接板卡$$$$传感器信号输人图4泵站在线振动分析系统结构图3系统运行效果在整体设备安装调试完毕后对水泵进行检测分析，采用自由采样，采样频率2560Hz,采样点数2048。检测结果见表4。表4设备状态监测结果序号测点方向测试值/mm•s_1是否报警工况/RPM状态1上轴承振动X0.4否296正常2上轴承振动Y0.6否296正常3上轴承振动Z0.5否296正常4下轴承振动X0.3否296正常5下轴承振动Y0.2否296正常(上接第71页）8)强化教育培训。一是对市场监管人员和开发、册、施工、监理等企业管理技术人员进行普训。二是开展吊装工、灌浆工等产业工人技能培训。9)推广工程总承包。装配式建筑原则上应采用工程总承包模式，政府建设项目优先采用工程总承包模式。在工程总承包市场形成初期，采取工程总承包联合体方式过渡。10)营造有利于装配式建筑发展的良好舆论氛围。加强对市民的引导，提高社会认知度和认同度，让全社会形成共识。4结语发展装配式建筑是建造方式的重大变革。通过分析南京市装配式建筑发展的现状和存在的问题,结合南京实际，有针对性地提出相关的对策建议,为装配式建筑的健康发展提供建设性意见。bbLbbL-------rL=1---.rL—---_rL—---_I-I-L—■l-_LLi_I-X74