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技术应用|泵失效真正原因分析
发布日期:2021-11-03  浏览次数:

在废水处理应用中,当泵停转时,存在一个常见的误解,即:泵始终是问题的根源。事实上,许多(如果不是大多数的话)故障都是由于系统对泵的影响、其它外部环境或操作因素造成的。

泵只是由许多影响其运行的部件组成的系统的一部分,人们经常看到,在尚未确定故障根本原因的情况下,即对故障泵进行持续维修。随着时间的推移,这样做不仅会导致代价不菲,还可能会出现比较严重的状况。例如,在常见的双联泵站方案中,如果有一台泵停转,就可能引起很大的担忧,因为在运行泵站与潜在污水溢流之间仅剩下一台泵了。

由于泵对废水系统至关重要,明智的做法是对异常或反复发生的故障进行更多的系统故障分析,以发现并解决对系统产生负面影响的根源问题。除了推测泵是问题所在之外,操作人员或维护人员可能会觉得没有足够的时间或资源来进行深入研究。

触及问题核心所需的成本和时间可能比人们想象的要低,提供原始设备的优秀分销商、为其提供支持的厂商派出的应用工程或服务人员,也是帮助解决这一问题或提供指导的优质资源。

首先应调查可能伴随泵故障反复出现的异常噪音和奇怪的电气跳闸事件等症状。通过检查关键指标并提出正确的问题,就可能对问题进行故障排除,或者至少缩小问题范围以提出更有针对性的服务要求。

开始

泵故障的根本原因通常分为两类,即电气故障或机械故障。

劣质电源可能会导致泵或电机故障,因此请先读取电源读数。电压和电流值是否在正常范围内,相位之间是否平衡等?

电源侧各相之间电压不平衡,将导致不相称的高电流不平衡和电机温升,缩短电机寿命;1%的电压不平衡,会产生6-10%的电流不平衡,而3%的电压不平衡,会导致电机温升增加高达18%。

电压供应不平衡可由三相电网上不均匀的单相负载引起,通常出现在住宅单相空调负载盛行的地区。

此外,距离变压器较远处安装的电压降和相应的电流上升,可能会产生负面影响,使用变频驱动器也会产生各种影响因素。请参阅下面关于VFD的部分。

对于机械或性能问题,以及确定电机电流或输入功率偏高的潜在原因,了解泵在其曲线上的运行位置至关重要。泵的运行“工作点”是系统曲线与泵曲线的交点。

在设计阶段,泵排放管道和压力干管的系统曲线,通常是依据一些内置的稳健原则进行计算。随着时间的推移,实际系统曲线可能会因以下因素而发生变化:管道中的沉积物堆积、管道高点处的空气卷吸、管壁上的结垢等。

较老的泵站可能已经根据预期的未来增加的容量确定尺寸,这一扩容可能已经实现,也可能尚未实现。不幸的是,根据原始系统曲线和设计泵工作点,来为旧电站选择新改装设备的情况却并不罕见,实际上,这可能与实际情况相差甚远,导致泵的尺寸不正确。

流量计读数(如适用)对于确定系统中泵的实际流量最为理想,还能绘制出泵和实际系统曲线,显示泵运行的位置,与设计条件相对照。如果流量计不可用,可使用压降测试确定泵的流速。

通过首先计算集水坑容积,作为集水坑水位的函数,然后记录在两个特定集水坑水位(流入)之间填充集水坑所需的时间量,来执行水位下降测试。然后,在集水坑充满后,记录泵送至特定高程的时间。

通常首选在较小范围(1至2’)内进行测量,因为较短的持续时间通常可确保流入保持一定的恒定性。应用公式:[泵流量=加仑/分钟流入+加仑/分钟泵下降],可提供合理的泵流量测量。

在许多故障情况下,泵未在规范范围内运行,因此确定实际泵流量可提供对泵健康状况的了解,并可提供问题线索,例如泵偏离其曲线或超出规定的可接受运行范围(AOR),其中可能发生再循环气穴和(或)过度振动。从排放管线上的压力计测量的压力值被校正回泵排放高程,对于确定泵的运行位置也很有价值。

一旦出现低流量指示,则通过运行以下检查表进行深入挖掘:

  • 泵的压头是否高于最初设计的压头?

  • 止回阀是否未完全打开?

  • 是否由于净正吸入压头(NPSHA)不足而产生气穴(低压条件下,液体在泵叶轮孔眼处变成蒸汽)?

  • 与泵要求相比,现场是否有足够的NPSHA?

  • 叶轮是否出现过早磨损?

  • 管道是否堵塞?

  • 集水坑中的层叠流是否产生空气卷吸?

  • 测得的流量和压力是否符合泵曲线?如果不符合,则查找未预料到的入口损失。

如果已经检查了上面的基础条目,但是仍未能锁定一个明确的问题,那就可以考虑诊断测试。一个全方位服务的测试机构可将测量电能质量的设备带到现场,并通过执行振动测试和其它测试来深入挖掘机械问题。

VDF也存在问题

变频驱动器(VFD)很受欢迎,因为它们通过速度调节改变泵曲线来实现一系列流量,以软启动方式实现更柔和的爬升,避免高初始电机瞬间起峰电流。然而,VFD自身存在一系列问题,可能导致泵的故障。

常见的VFD相关问题包括运行速度低。如果泵尺寸过大,或工作点是基于最大泵站进水条件,则其大部分操作可能在减速状态下进行。

在这些情况下,设定最小速度设置至关重要,以此确保通过管道系统的流速足够高,以防止沉积物沉淀,并产生足够的压力以克服静压头。如果废水因碎布或黏性材料而严重粘稠,低速运行可能导致在叶轮孔眼内形成碎布球或污垢,从而引发许多问题。

在这种情况下,在启动和关闭时,考虑将泵转速调至全速运行一小段时间,从而在泵送循环开始和结束时对泵进行“冲洗”。

使用VFD时,电缆长度、电缆尺寸和VFD类型等几个因素可能导致尖峰或谐波形式的电压畸变,损坏电机定子或导致共模电压和轴电压,从而产生轴承电流。轴承电流会产生热量并并使轴承润滑脂和座圈退化,这很可能导致灾难性故障。在这种情况下,可能需要正弦波滤波器或dV/dT滤波器。

泵系统、操作、环境等许多方面的因素都可能导致废水应用中的泵故障,因此,在未深入挖掘问题根源的情况下修复重复故障,是一种不合标准的方法。为了实现长期运营安全和节约,最好要对根本原因进行调查并加以解决。

文章来源:微信公众号国际泵阀技术

 
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