CN108644130A - 一种泵组故障的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泵组故障的检测方法,采集泵组的井口流量F、泵组进口的压力P1、泵组出口的压力P2,采集泵组进口法兰的振动V1、泵组出口法兰的振动V2、泵体的振动V3,联轴器的振动V4,电动机轴承的振动V5,电动机壳体的振动V6,泵组机脚的振动V7、V8和V9,采集电动机下轴承的温度T1、电动机上轴承的温度T2、联轴器的温度T3,采集电动机主轴的转速S,该方法不依赖设计经验,因此更方便;布置简单,故障诊断准确;建立专用的泵组设计系统,优化泵组设计,因此设计出的参数更准确。

Description

一种泵组故障的检测方法
技术领域
本发明属于泵组故障检测技术领域,尤其涉及一种泵组故障的检测方法。
背景技术
相对于发达国家我国对故障诊断的研究起步较晚,始于上个世纪七十年代末。在某些领域已经初步形成了拥有自身特色的诊断技术,同时也形成了很多的状态监测和故障诊断产品,机械设备的故障诊断系统的研制工作主要集中在高校试验,工程应用中较少。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处,本发明提供一种泵组故障的检测方法,布置简单,故障诊断准确;能建立专系统,优化泵组设计,因此设计出的参数更准确。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种泵组故障的检测方法,包括以下步骤:
1、采集泵组的进口流量F、泵组进口的压力P1、泵组出口的压力P2,采集泵组进口法兰的振动V1、泵组出口法兰的振动V2、泵体的振动V3,联轴器的振动V4,电动机轴承的振动V5,电动机壳体的振动V6,泵组机脚的振动V7、V8和V9,采集电动机下轴承的温度T1、电动机上轴承的温度T2、联轴器的温度T3,采集电动机主轴的转速S;
2、判断采集的流量、压力、温度、转速指标是否正常,对泵组故障进行初步诊断;
3、采用频域分析方法,对各振动传感器Vn(t)进行FFT变换,得到各测点的频域函数Vn(f),对Vn(t)进行对数变换,得到各测点振动声级LVn
公式(1)中Vn(t)为信号的时域表示,表示第n个测点振动传感器的数值,Vn(f)为信号的频域表示,f为频率。
LVn=20log(Vn(t)/V0) (2)
公式(2)中V0=1μm/s2
4、观察LV1~LV2振动声级,若LV1振动声级明显偏大,则泵组进口法兰刚度较差;若LV2振动声级明显偏大,则泵组出口法兰刚度较差,法兰刚度差需对泵壳体进行重新设计,加强法兰刚度;
观察LV3~LV5振动声级,若LV3~LV5振动声级是否某点明显偏大,则LV3~LV5振动声级明显偏大的点为故障点,对故障进行定位;
5、筛选V1(f)~V3(f)中峰值,并与下列各频率进行比对,
f0=f/p (3)
fn=2f0 (4)
fz=zf0 (5)
公式(3)中f为电动机的供电频率,p为电动机的极数,公式(4)中f0为泵组的轴频故障特征频率,fn为泵组的倍频特征频率,公式(5)中fz为泵组的整数倍频特征频率。
fy=zf0 (6)
公式(6)中z为泵组的叶轮特征量,fy为泵组的叶频故障特征频率。
公式(7)、(8)中Z为轴承滚珠个数,α为轴承的压力角,d为轴承滚珠直径,Dm为滚珠活动半径,fi为轴承内圈故障特征频率,fo为轴承外圈故障特征频率;
1)、若f0、fn处有明显的谐波,则泵组不平衡量严重,需对电机及叶轮重做动平衡,或提高零件的加工精度;
2)若fy处有明显的谐波,则叶轮对泵组影响较严重,需检查泵组的水力模型,是否与输入匹配;
3)若fz(z≥3)处均有明显的谐波,则存在泵体和电动机的不对中故障,需对泵组进行重新装配和对中校正处理;
4)若fi或fo处有明显的谐波,则是轴承处已产生缺陷,fi为轴承内圈缺陷,fo为轴承外圈缺陷,需更换轴承;
5)若f0处有明显的谐波,则是动静摩擦故障,需要调节泵组或者电机转子和静止部件之间的间隙;
对各特征频率进行比对,从而得出泵组故障。
在上述技术方案中,步骤1中在泵组进口布置流量传感器从而采集泵组进口的流量F,在泵组进口和出口分别布置压力传感器从而采集泵组进口压力P1和泵组出口的压力P2,在泵组进口法兰、泵组出口法兰、泵体、联轴器、电动机轴承、电动机壳体和泵组机脚分别布置加速度传感器,从而采集V1-V9,在电动机下轴承、电动机上轴承和联轴器上分别布置温度传感器从而采集T1、T2、T3,在电动机主轴处布置转速传感器从而采集转速S。
在上述技术方案中,步骤2中的初步诊断包括:1.根据流量和压力检查泵组是否工作在额定点;2.根据温度检查电动机轴承及轴承润滑是否正常;3.根据转速检查电动机供电是否正常。
本发明的有益效果是:该诊断方法包括泵组典型传感器布置、泵组性能参数初步判断、泵组振动传感器数据采集与处理、泵组振动故障初步判断、筛选振动特征频率,确定泵组故障类型五步;
在第(1)步中,本发明根据工程中泵组的典型结构,提出一种测点布置及各特征物理量的测试方法;
在第(5)步中根据振动各特征量峰值与特征频率的比较,确定典型的故障类型,使其精度得到了提高;
不依赖设计经验,因此更方便;布置简单,故障诊断准确;通过采集到的数据建立专用的泵组设计系统,优化泵组设计,因此设计出的参数更准确。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
图2为典型泵组的组成及各传感器布置示意图。
其中:1.泵体,2.联轴器,3.电动机下轴承,4.电动机,5.电动机主轴,6.电动机上轴承,7.泵组隔振器,8.泵组机脚,9.泵体出口法兰,10.泵体进口法兰。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种泵组故障的检测方法,包括以下步骤:
1、采集泵组的井口流量F、泵组进口的压力P1、泵组出口的压力P2,采集泵组进口法兰的振动V1、泵组出口法兰的振动V2、泵体的振动V3,联轴器的振动V4,电动机轴承的振动V5,电动机壳体的振动V6,泵组机脚的振动V7、V8和V9,采集电动机下轴承的温度T1、电动机上轴承的温度T2、联轴器的温度T3,采集电动机主轴的转速S;
2、判断采集的流量、压力、温度、转速指标是否正常,对泵组故障进行初步诊断;
3、采用频域分析方法,对各振动传感器Vn(t)进行FFT变换,得到各测点的频域函数Vn(f),对Vn(t)进行对数变换,得到各测点振动声级LVn
公式(1)中Vn(t)为信号的时域表示,表示第n个测点振动传感器的数值,Vn(f)为信号的频域表示,f为频率。
LVn=20log(Vn(t)/V0) (2)
公式(2)中V0=1μm/s2
4、观察LV1~LV2振动声级,若LV1振动声级明显偏大,则泵组进口法兰刚度较差;若LV2振动声级明显偏大,则泵组出口法兰刚度较差,法兰刚度差需对泵壳体进行重新设计,加强法兰刚度;
观察LV3~LV5振动声级,若LV3~LV5振动声级是否某点明显偏大,则LV3~LV5振动声级明显偏大的点为故障点,对故障进行定位;
5、筛选V1(f)~V3(f)中峰值,并与下列各频率进行比对,
f0=f/p (3)
fn=2f0 (4)
fz=zf0 (5)
公式(3)中f为电动机的供电频率,p为电动机的极数,公式(4)中f0为泵组的轴频故障特征频率,fn为泵组的倍频特征频率,公式(5)中fz为泵组的整数倍频特征频率。
fy=zf0 (6)
公式(6)中z为泵组的叶轮特征量,fy为泵组的叶频故障特征频率。
公式(7)、(8)中Z为轴承滚珠个数,α为轴承的压力角,d为轴承滚珠直径,Dm为滚珠活动半径,fi为轴承内圈故障特征频率,fo为轴承外圈故障特征频率;
6)、若f0、fn处有明显的谐波,则泵组不平衡量严重,需对电机及叶轮重做动平衡,或提高零件的加工精度;
7)若fy处有明显的谐波,则叶轮对泵组影响较严重,需检查泵组的水力模型,是否与输入匹配;
8)若fz(z≥3)处均有明显的谐波,则存在泵体和电动机的不对中故障,需对泵组进行重新装配和对中校正处理;
9)若fi或fo处有明显的谐波,则是轴承处已产生缺陷,fi为轴承内圈缺陷,fo为轴承外圈缺陷,需更换轴承;
10)若f0处有明显的谐波,则是动静摩擦故障,需要调节泵组或者电机转子和静止部件之间的间隙;
对各特征频率进行比对,从而得出泵组故障。
如图2所示,步骤1中在多个本体1组成的泵组进口布置流量传感器从而采集泵组进口的流量F,在泵组进口和出口分别布置压力传感器从而采集泵组进口压力P1和泵组出口的压力P2,在泵组进口法兰10、泵组出口法兰9、泵体1、联轴器2、电动机轴承5、电动机4的壳体和泵组机脚8分别布置加速度传感器,通过加速度的变化,从而采集振动量V1-V9,在电动机下轴承3、电动机上轴承6和联轴器2上分别布置温度传感器从而采集T1、T2、T3,在电动机主轴5处布置转速传感器从而采集转速S。电动机4上一般布置有隔振器7。
在上述技术方案中,步骤2中的初步诊断包括:1.根据流量和压力检查泵组是否工作在额定点;2.根据温度检查电动机轴承及轴承润滑是否正常;3.根据转速检查电动机供电是否正常。
泵组若采用工频电源供电,电动机极数为2极,泵组叶轮数为5片,则f=50Hz,f0=25Hz,fn=50Hz,fy=125Hz。若泵组测点振动传感器在25Hz、50Hz处有明显的谐波,则说明泵组不平衡量严重;若泵组测点振动传感器在125Hz处有明显的谐波,则说明泵组叶轮设计不合理;若泵组测点振动传感器在50Hz、75Hz处有明显的谐波,则说明泵体和电动机存在不对中故障;若泵组测点振动传感器在12.5Hz、25Hz处有明显的谐波,则说明泵组存在动静摩擦故障。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种泵组故障的检测方法,其特征是:包括以下步骤:
1、采集泵组的井口流量F、泵组进口的压力P1、泵组出口的压力P2,采集泵组进口法兰的振动V1、泵组出口法兰的振动V2、泵体的振动V3,联轴器的振动V4,电动机轴承的振动V5,电动机壳体的振动V6,泵组机脚的振动V7、V8和V9,采集电动机下轴承的温度T1、电动机上轴承的温度T2、联轴器的温度T3,采集电动机主轴的转速S;
2、判断采集的流量、压力、温度、转速指标是否正常,对泵组故障进行初步诊断;
3、采用频域分析方法,对各振动传感器Vn(t)进行FFT变换,得到各测点的频域函数Vn(f),对Vn(t)进行对数变换,得到各测点振动声级LVn
公式(1)中Vn(t)为信号的时域表示,表示第n个测点振动传感器的数值,Vn(f)为信号的频域表示,f为频率。
LVn=20log(Vn(t)/V0) (2)
公式(2)中V0=1μm/s2
4、观察LV1~LV2振动声级,若LV1振动声级明显偏大,则泵组进口法兰刚度较差;若LV2振动声级明显偏大,则泵组出口法兰刚度较差,法兰刚度差需对泵壳体进行重新设计,加强法兰刚度;
观察LV3~LV5振动声级,若LV3~LV5振动声级是否某点明显偏大,则LV3~LV5振动声级明显偏大的点为故障点,对故障进行定位;
5、筛选V1(f)~V3(f)中峰值,并与下列各频率进行比对,
f0=f/p (3)
fn=2f0 (4)
fz=zf0 (5)
公式(3)中f为电动机的供电频率,p为电动机的极数,公式(4)中f0为泵组的轴频故障特征频率,fn为泵组的倍频特征频率,公式(5)中fz为泵组的整数倍频特征频率。
fy=zf0 (6)
公式(6)中z为泵组的叶轮特征量,fy为泵组的叶频故障特征频率。
公式(7)、(8)中Z为轴承滚珠个数,α为轴承的压力角,d为轴承滚珠直径,Dm为滚珠活动半径,fi为轴承内圈故障特征频率,fo为轴承外圈故障特征频率;
1)、若f0、fn处有明显的谐波,则泵组不平衡量严重,需对电机及叶轮重做动平衡,或提高零件的加工精度;
2)若fy处有明显的谐波,则叶轮对泵组影响较严重,需检查泵组的水力模型,是否与输入匹配;
3)若fz(z≥3)处均有明显的谐波,则存在泵体和电动机的不对中故障,需对泵组进行重新装配和对中校正处理;
4)若fi或fo处有明显的谐波,则是轴承处已产生缺陷,fi为轴承内圈缺陷,fo为轴承外圈缺陷,需更换轴承;
5)若f0处有明显的谐波,则是动静摩擦故障,需要调节泵组或者电机转子和静止部件之间的间隙;
对各特征频率进行对比,从而得出泵组故障。
2.根据权利要求1所述的泵组故障的检测方法,其特征是:步骤1中在泵组进口布置流量传感器从而采集泵组进口的流量F,在泵组进口和出口分别布置压力传感器从而采集泵组进口压力P1和泵组出口的压力P2,在泵组进口法兰、泵组出口法兰、泵体、联轴器、电动机轴承、电动机壳体和泵组机脚分别布置及加速度传感器,从而采集V1-V9,在电动机下轴承、电动机上轴承和联轴器上分别布置温度传感器从而采集T1、T2、T3,在电动机主轴处布置转速传感器从而采集转速S。
3.根据权利要求1所述的泵组故障的检测方法,其特征是:步骤2中的初步诊断包括:1.根据流量和压力检查泵组是否工作在额定点;2.根据温度检查电动机轴承及轴承润滑是否正常;3.根据转速检查电动机供电是否正常。
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