CN210464958U - 实现离心泵故障模拟的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种离心泵故障模拟试验装置，由正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统组成，所述正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统可独立运行，并通过三通阀并联连接以及切换，实现两个循环系统的运行状态的切换，实现离心泵组和调节阀故障的模拟；两个循环系统分别配置故障诊断系统。本实用新型通过多种运行参数调节及部件更换，实现离心泵多种故障类型的模拟及识别，掌握离心泵气蚀、叶轮气蚀损坏、泵组质量不平衡、泵组不对中、口环磨损、泵组基座松动、泵组滤器堵塞、泵组轴承故障、电机转子不平衡、电机轴承异常、泵组调节控制阀故障等各种典型故障模式下泵组性能特征及振动特征参数，从性能及振动特征双层面实现离心泵故障诊断。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种离心泵试验装置，具体涉及一种离心泵常见故障诊断的试验装置。
背景技术
离心泵是一种常用的船用设备，据不完全统计，在船舶上除主机外的各种辅助设备之中，各种类型和用途的船用泵的总数量，约占船舶机械设备总量的20％-30％。离心泵的故障类型多种多样，大致可分为两类：一类是功能性故障，工作条件不正常致使系统偏离正常功能，如零部件损坏、操作不当等，此类故障一般可通过修正参数或重加工零部件使系统可以正常运行；另一类是声学故障，离心泵可常用工况下运行，但是振动噪声偏大。声学故障是设备功能性故障的潜在表征，此类故障与设备的运行工况、管路特性、设备加工工艺、设备的功能特性等参数有关，设备长期在声学故障下运行，最终将导致功能性故障。目前对于离心泵故障特征的判断一般都从流量、扬程、转速以及轴功率等能量性能方面来进行，而对离心泵故障时振动特性的研究相对较少，且大多存在于机理研究层面，没有从工程化的角度对离心泵的故障特性进行识别，未形成离心泵故障识别的判断标准。如在文献《典型故障状态下船用离心泵运行特征研究》中采用数值模拟计算的方法研究某型离心泵在不同典型故障形式下的运行特性，针对叶片折损故障形式、口环磨损故障形式以及两者并发故障形式，分别从外特性、内流场以及振动特性等方面展开分析，并总结上述两种故障形式下模型泵的运行特性。但是该文献模拟的故障数量较少，无法实现离心泵故障的全面模拟、识别及处理，无法形成离心泵故障诊断的标准。
发明内容
针对以上问题，本实用新型提出一种实现离心泵故障模拟的试验装置，通过调节泵的运行参数及更换故障模拟部件，实现离心泵气蚀、叶轮气蚀损坏、泵组质量不平衡、泵组不对中、口环磨损、泵组基座松动、泵组堵塞、泵组轴承故障、电机转子不平衡、电机轴承异常、泵组调节控制阀故障等故障模拟及特征识别，掌握离心泵在各种典型故障下性能及振动参数特征，形成离心泵故障诊断的方法及标准。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种离心泵故障模拟试验装置，由正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统组成，所述正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统可独立运行，并通过三通阀并联连接，通过三通阀的切换，实现正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统的运行状态的切换，实现离心泵组和调节阀故障的模拟；所述正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统分别配置故障诊断系统，由故障诊断系统完成离心泵组和调节阀故障模拟试验和诊断。
进一步，所述故障离心泵循环系统中进口三通阀进水端连接水箱，出水端依次连接真流量计、电动调节阀、试验管段、进口滤器、流量计、挠性接管、故障离心泵，出口三通阀、阀前三通阀、阀前滤器、电动调节阀、阀后三通阀和水箱。
进一步，所述进口三通阀与流量计连接的管路上设有真空压力表；所述故障离心泵两端连接的管路上分别设有进口真空表和出口压力表。
进一步，所述正常离心泵循环系统中进口三通阀进水端连接水箱，出水端依次连接流量计、电动调节阀、进口滤器、流量计、进口真空表、离心泵、出口三通阀、阀前三通阀、阀前滤器、电动调节阀、阀后三通阀和水箱。
进一步，所述进口三通阀与流量计连接的管路上设有真空压力表；所述离心泵两端连接的管路上分别设有进口真空表和出口压力表。
进一步，所述故障诊断系统包括真空压力表、流量计、放置在离心泵上的振动传感器以及离心泵电机的电流、功率测量仪，所述故障诊断系统根据真空压力表、流量计、振动传感器以及离心泵电机电流、功率的测试数据识别离心泵的故障，并通过对离心泵组性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定故障位置及类型。
进一步，所述离心泵故障模拟试验装置通过调节故障离心泵循环系统运行参数或更换故障部件实现离心泵的故障模拟。
进一步，所述离心泵组和调节阀故障的模拟试验包括离心泵气蚀故障模拟试验、叶轮气蚀损坏故障模拟试验、离心泵质量不平衡故障模拟试验、离心泵组不对中故障模拟试验、离心泵组的口环磨损故障模拟试验、离心泵组基座松动故障模拟试验、离心泵组堵塞故障模拟试验、离心轴承故障模拟试验、离心电机转子不平衡故障模拟试验、以及调节阀故障模拟试验。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过多种运行参数调节及部件更换，实现离心泵多种故障类型的模拟及识别，掌握离心泵气蚀、叶轮气蚀损坏、泵组质量不平衡、泵组不对中、口环磨损、泵组基座松动、泵组滤器堵塞、泵组轴承故障、电机转子不平衡、电机轴承异常、泵组调节控制阀故障等各种典型故障模式下泵组性能特征及振动特征参数，从性能及振动特征双层面实现离心泵故障诊断。
附图说明
图1为本实用新型的实现离心泵故障模拟的试验装置原理示意图；
图中：10.真空压力表、11.流量计、12.电动调节阀、13.试验管段、14.
进口滤器、15.流量计、16.挠性接管、17.进口真空表、18.离心泵、19.出口压力表、20.真空压力表、21.流量计、22.电动调节阀、23.进口滤器、24.
流量表、25.进口真空表、26.离心泵、27.出口压力表、30.阀前滤器、31.
电动调节阀、40.阀前滤器、41.电动调节阀、5.进口三通阀、6.出口三通阀、7.阀前三通阀、8.阀后三通阀、9.水箱。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的离心泵故障模拟试验装置，由正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统组成，两套系统可独立运行。通过三通阀的切换，实现系统正常/故障状态的切换，实现系统故障的模拟。
故障离心泵循环系统由真空压力表10、流量计11、电动调节阀12、试验管段13、进口滤器14、流量计15、挠性接管16、进口真空表17、离心泵18、出口压力表19、阀前滤器30、电动调节阀31、进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8、水箱9及附属振动测量系统组成；进口三通阀5进水端连接水箱9，出水端依次连接真流量计11、电动调节阀12、试验管段13、进口滤器14、流量计15、挠性接管16、离心泵18，出口三通阀6、阀前三通阀7、阀前滤器30、电动调节阀31、阀后三通阀8和水箱9。进口三通阀5与流量计11连接的管路上设有真空压力表10，离心泵18两端连接的管路上分别设有进口真空表17和出口压力表19。
正常离心泵循环系统由真空压力表20、流量计21、电动调节阀22、进口滤器23、流量计24、进口真空表25、离心泵26、出口压力表27、阀前滤器40、电动调节阀41、进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8、水箱9及附属振动测量系统组成；进口三通阀5进水端连接水箱9，出水端依次连接流量计21、电动调节阀22、进口滤器23、流量计24、进口真空表25、离心泵26、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀前滤器40、电动调节阀41、阀后三通阀8和水箱9。进口三通阀5与流量计21连接的管路上设有真空压力表20，离心泵26两端连接的管路上分别设有进口真空表25和出口压力表27。
通过调节故障离心泵循环系统运行参数或更换故障部件实现系统的故障模拟。在系统运行时对系统的电流、功率等电气参数，转速、流量、压力、进出口压力等性能参数，机脚振动加速度、转子振动位移等振动参数进行监控和识别，通过对离心泵组性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定系统故障位置及类型。
离心泵气蚀故障模拟方法：a、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，即使系统处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；b、开启泵组，将离心泵18的运行状态调节至额定工况，调节电动调节阀12开度，使离心泵18处于气蚀状态下，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组气蚀故障；c、恢复电动调节阀12开度，关停离心泵18，完成离心泵气蚀故障模拟试验。
叶轮气蚀损坏故障模拟方法：a、将离心泵18的叶轮更换为气蚀损坏的模拟叶轮；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行叶轮气蚀损坏故障模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别叶轮气蚀损坏故障；d、关停离心泵18，更换气蚀损坏的叶轮，将离心泵18的状态恢复正常，完成叶轮气蚀损坏故障模拟试验。
泵组质量不平衡故障模拟方法：a、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，即使系统处于故障离心泵和正常调节阀模式下；b、在离心泵18联轴器位置增加配重螺栓，使泵组处于质量不平衡状态；c、开启泵组，将离心泵18的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组质量不平衡故障；d、关停离心泵18，去除配重螺栓，完成离心泵质量不平衡故障模拟试验。
泵组不对中故障模拟方法：a、将离心泵18的安装机脚垫高2mm，模拟泵组不对中故障；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行泵组不对中故障模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组不对中故障；d、关停离心泵18，去掉增高垫片，完成泵组不对中故障模拟试验。
口环磨损故障模拟方法：a、将离心泵18的口环更换为磨损的口环；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行口环磨损故障模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别口环磨损故障；d、关停离心泵18，更换磨损口环，将离心泵18的状态恢复正常，完成口环磨损故障模拟试验。
泵组基座松动故障模拟方法：a、松开离心泵18的基座的螺栓，模拟泵组基座松动故障；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行泵组基座松动模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别故障；d、关停离心泵18，拧紧基座螺栓，将离心泵18的状态恢复正常，完成泵组基座松动故障模拟试验。
泵组堵塞故障模拟方法：a、在进口滤器14处放置纱布和石块，模拟泵组滤器堵塞故障故障；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表10、流量计11、真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别故障；d、关停离心泵18，取出纱布等杂物，将离心泵18的状态恢复正常，完成泵组堵塞故障模拟试验。
泵组轴承故障模拟方法：a、将离心泵18的支撑轴承更换为滚动体故障的轴承；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启离心泵18进行故障模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别轴承故障；d、关停离心泵18，更换损坏的轴承，将离心泵18的状态恢复正常，完成轴承故障模拟试验。
电机转子不平衡故障模拟方法：a、在电机风扇位置增加配重螺栓，使电机处于质量不平衡状态；b、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至泵故障模拟模式，即使系统处于故障离心泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将离心泵18的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表15、流量计17、出口压力表19、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别电机质量不平衡故障；d、关停离心泵18，去除配重螺栓，完成电机转子不平衡故障模拟试验。
泵组调节控制阀故障模拟方法：a、调节进口三通阀5、出口三通阀6、阀前三通阀7、阀后三通阀8方向，使试验装置管路切换至调节阀故障模拟模式，即使系统处于正常离心泵和故障调节阀模式下工作；b、将调节阀31的阀板更换为腐蚀损坏的阀板，进行调节控制阀故障模拟试验；c、开启泵组，将离心泵26的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表24、流量计25、出口压力表27、放置在阀组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别故障；d、关停离心泵26，更换损坏阀板，完成调节阀故障模拟试验。
同时注入上述几种故障，可实现离心泵复合故障的模拟的诊断。
Claims (8)
1.一种离心泵故障模拟试验装置，由正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统组成，其特征在于：所述正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统可独立运行，并通过三通阀并联连接，通过三通阀的切换，实现正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统的运行状态的切换，实现离心泵组和调节阀故障的模拟；所述正常离心泵循环系统和故障离心泵循环系统分别配置故障诊断系统，由故障诊断系统完成离心泵组和调节阀故障模拟试验和诊断。
2.根据权利要求1所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述故障离心泵循环系统中进口三通阀的进水端连接水箱，出水端依次连接真流量计、电动调节阀、试验管段、进口滤器、流量计、挠性接管、故障离心泵，出口三通阀、阀前三通阀、阀前滤器、电动调节阀、阀后三通阀和水箱。
3.根据权利要求2所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述进口三通阀与流量计连接的管路上设有真空压力表；所述故障离心泵两端连接的管路上分别设有进口真空表和出口压力表。
4.根据权利要求1所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述正常离心泵循环系统中进口三通阀的进水端连接水箱，出水端依次连接流量计、电动调节阀、进口滤器、流量计、进口真空表、离心泵、出口三通阀、阀前三通阀、阀前滤器、电动调节阀、阀后三通阀和水箱。
5.根据权利要求4所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述进口三通阀与流量计连接的管路上设有真空压力表；所述离心泵两端连接的管路上分别设有进口真空表和出口压力表。
6.根据权利要求1所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述故障诊断系统包括真空压力表、流量计、放置在离心泵上的振动传感器以及离心泵电机的电流、功率测量仪，所述故障诊断系统根据真空压力表、流量计、振动传感器以及离心泵电机电流、功率的测试数据识别离心泵组的故障，并通过对离心泵组性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定故障位置及类型。
7.根据权利要求1所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述离心泵故障模拟试验装置通过调节故障离心泵循环系统运行参数或更换故障部件实现离心泵的故障模拟。
8.根据权利要求1所述的离心泵故障模拟试验装置，其特征在于：所述离心泵组和调节阀故障的模拟试验包括离心泵气蚀故障模拟试验、叶轮气蚀损坏故障模拟试验、离心泵质量不平衡故障模拟试验、离心泵组不对中故障模拟试验、离心泵组的口环磨损故障模拟试验、离心泵组基座松动故障模拟试验、离心泵组堵塞故障模拟试验、离心轴承故障模拟试验、离心电机转子不平衡故障模拟试验、以及调节阀故障模拟试验。
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| CN110220731A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-10 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 实现离心泵故障模拟的试验装置 |
| RU214994U1 (ru) * | 2022-09-13 | 2022-11-23 | Публичное акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" (ПАО "РусГидро") | Рабочее колесо для испытания защитных покрытий на кавитационную стойкость |
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2019
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