排水泵常见故障诊断及预防性管理方法分析

排水泵常见故障诊断及预防性管理方法分析

邵泽富1,李亚娥1,曹品安2

1、河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司 河北省 063701

2、河北钢铁集团司家营田兴铁矿有限公司 河北省 063701

摘要：现阶段，精密机械制造、信息管理和自动控制在矿山行业得到广泛应用。机电工程设备对自然环境提出了更好的规定，如环境湿度和环境温度。矿山机电工程硐室主要用于放置重要设备。其温度标准低于30℃。如果温度高于30℃，设备将停止运行。但是，在特定情况下，一些矿山由于其极端的制造标准，会扩大矿山更新改造的难度系数，使机电工程硐室的自然环境不能满足设备运行的要求。因此，这部分机电工程设备将长期处于热、湿、冷状态，这不仅会损坏设备，还会危及设备的运行时限。矿山行业的矿井排水泵为例，分析水泵的常见问题和主要原因，找出埋地设备的常见故障，并为运维管理和维护设备提供技术支持点，以尽量减少设备的常见故障，提高工作效率和运行稳定性，提前发现水泵常见故障，使设备在使用寿命内运行稳定。在排水管道模式中，矿山行业的主要排水设备采用垂直吸入式。集水坑、电机、吸湿管道、排水泵、截止阀或真空包装管道阀门、止回阀和排水管道截止阀构成设备，其中最重要的设备是排水泵和电机。

关键词：排水泵；常见故障诊断；预防性管理方法

1主排水泵的性能测试原理及方法

主排水泵的性能测试主要是对水泵进行性能实验和汽蚀实验，检测水泵在运行过程中的性能参数和运行稳定性。性能实验是对水泵的主要性能参数进行测定，每组测试数据（入口压力、出口压力、温度、水泵流量、扭矩转速等）都应在水泵稳定运行时采集，测试范围从水泵最小流量到最大流量的1.15倍，并根据实测数据，计算水泵性能指标参数，绘制水泵流量-扬程、流量-轴功率以及流量-效率曲线。汽蚀实验是通过确定水泵的临界汽蚀余量和水泵流量之间的关系，进行汽蚀参数的测定，以确定其是否满足水泵运行设计要求。水泵汽蚀是指水泵在运行过程中，出现水泵内部压力小于水的饱和蒸汽压时，会出现大量的汽泡，汽泡在随着泵内水体进入到高压区时会产生破裂，导致泵内压力不足和流量减少的情况产生，同时伴随着较大的噪声和振动，影响到水泵的正常运行。测试系统通过在一定的流量下采集计算不同入口压力下的各参数值，根据扬程、效率下降的趋势，判断气蚀点。

2主排水泵结构特点

以大型排水泵为例进行分析，排水泵涉及到泵密封、轴承、转动、固定等部位。第一，固定部位：涉及到导翼、前段、轴承体、中后段，由螺栓连接。前段吸入口为水平向，后段吐出口为垂直向上。第二，转动部位：涉及到叶轮、轴、平衡盘，转动部分为两端轴承支撑。按照标准扬程，合理设定水泵级数。第三，轴承部位：排水泵应用单列、双列圆柱滚子轴承。第四，泵密封：泵的前段、中段、后段结合面，涂抹润滑脂密封。泵转动部分、固定部分间，采用填料、密封环导翼套密封。应用耐油橡胶密封铅、挡水圈，以免进入轴承。

3排水泵常见故障诊断及预防性管理

3.1振动诊断方法和设计的点位

当振动摄像头检测到振动时，将选择应用相对较新的国际项目，并将正电荷增加传感器放入其中。传感器以外部连接和通信电缆的形式进入水泵和采集网关IP，让上位机软件接受打包的数据信息。一般来说，滚动轴承的特点是减振小、刚度高；滚动轴承箱将承受排水泵滚动轴承的振动。在选择排水泵监测点时，采用振动诊断的方法，选择振动动能容易传递或延性基本。在其他部件中，出口法兰、底座和带座轴承通常是振动测点的选择位置。

3.2维护主排水泵运转高效性

主排水泵运行过程中，针对大检修泵、新水泵，运行效率比较高。按照数据统计可知，多级离心式水泵可以长时间维持高效率。当运行时间大于600h，则运行损耗比较高。引发此种现象的原因，多是由于水泵磨损、气蚀所致。矿山企业定期检修和养护水泵，合理应用抗气蚀性材料，可以确保主排水泵运行高效性，提升运行经济性。定期检修水泵时，矿山企业发现水泵运行效益不佳时，需要开展大检修操作。采用检测方式，可以及时检修低效率水泵。关注耗电量变化，在泵房管路出口位置，装置流量测定装置。所以，矿山企业定期检查水泵效率，将测定装置安装在水泵房喷嘴、标准堰口部位，以此掌握主排水泵运行效率。当数据变化显著时，则应当暂停水泵运行，开展升井大检修处理。升井大检修处理时，注重更换配件，全面提升水泵效率。技术人员注重更换测量配件，维护水泵性能，确保水泵运行安全性，之后做好下井安装操作。在应用抗气蚀性材料时，主排水泵口环、平衡盘、叶轮属于易损零部件，矿山企业可以替换原材料，应用抗气蚀性材料，以此降低水泵部件磨损，全面延长运行时间。相比于铸铁叶轮，铜质叶轮具备较强耐磨性，可以将运行时间延长至2000h，铸铁叶轮运行时间为600h。

3.3水泵健康评估

机械的损伤程度很难从设备的外表观察出，如磨损的面积、裂纹的长度等。所以，为了对水泵的健康情况进行评估，状态检测信号时通常是在设备运行中将振动信号进行采集。并且这部分监测信号包括了测量噪声、健康情况信息。因此，为了更深层次的把机械老化过程进行揭示，就极需把偏度、峰度及有效值自监测信号内提取出来。由于机械故障逐渐严重，使设备的损耗表现出了不同的老化趋势，当未预测水健康状况前时，应该按照水泵振动情况的改变趋势，把机械老化的过程分成不一样的健康阶段。滚动轴承的老化趋势体现在2个不一样的阶段，就是不健康阶段与健康阶段。当处于健康阶段时，没有故障出现在滚动轴承内，侧面磨损值是随机波动的。当处于不健康阶段时，由于轴承的损坏，侧面磨损值也会逐渐增大。

3.4注重主排水泵清洁处理

管路阻力会极大影响管路效率，矿山企业利用水泵清洁方式，可以使管路阻力降低，确保主排水泵运行经济性。在清洁主排水泵时，需要应用以下措施：第一，清洁水仓：水仓、吸水井杂物，对水泵出口堵塞影响较大，还会使水泵流量降低，相应增加管路阻力，还会导致水泵烧毁。矿山企业注重水仓清洁处理，遵循矿山企业相关规定。在挖掘之后，利用管道设计创新方式，可以避免产生污泥。例如某矿山企业，技术人员设计主排水泵系统时，需要应用2条排水管道，实现多管道排水效果，使管道内部流速降低，不仅可以提升水泵运行效率，还可以避免产生污泥。矿区主排水泵应用双管排水方案，日节电为每小时615kW，节电量达到每小时21.2万kW，全面提升主排水泵经济运行效果，使矿山生产成本降低。

3.5改良硬件设施

按照水质标准，明确泵件材料与型号，以此提升泵件工作效率，确保泵件处于高效运行状态。一般情况下，可以通过以下方式予以改良：第一，制定高质量泵件，与制造厂家保持联系，确保泵件具备耐气蚀性、耐磨性优势。例如次级叶轮、导叶等部件，可以应用耐磨合金铸铁制造。在生产首级叶轮时，可以应用锡青铜材料制造。采用不锈钢口环镀装，前段与出口段口环，可以应用锌基合金制作。第二，在实行耐气蚀性操作时，应当选用高性能泵件，优化泵件吸入装置，提升气蚀有效余量。针对泵件过流部件，必须加强管理与维护操作，为了全面提升水泵运行效率，可以适当降低泵件气化压力。

4结论

综上所述，矿山排水泵运行时，水泵效率、管路效率所致影响比较明显。注重优化水泵与管路，可以提升主排水泵运行经济性。通过本文研究分析能够看出，矿山企业应当维护主排水泵运行高效性，合理应用主排水泵设备，注重清洁主排水泵，使主排水泵运行成本降低，实现矿山企业的长久稳定发展效益。为了提升主排水泵运行经济性，注重维护主排水泵运转高效性、推广应用先进主排水泵设备、注重主排水泵清洁处理、降低富裕扬程、改良硬件设施、全面监控排水泵零部件，使主排水泵处于安全稳定运行状态，全面提升运行效益。

参考文献：

[1]罗飞.基于PLC的渗漏排水泵自动控制软件设计研究[J].中国设备工程，2021(11):22-24.

[2]李华伟.煤矿井下主排水泵变频调速系统研究[J].自动化应用，2020(11):44-46.

[3]王臻荣.煤矿井下排水泵房自动控制系统的设计及应用[J].能源技术与管理，2020(4):69-71.