论文部分内容阅读
摘要：水泵是城市排水所必需的重要设备之一，是工艺运行中主要的动力提升设备，用来将市政污水管网里收集到的污水提升到污水处理厂后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。在使用过程中难免会有故障发生，本文结合污水处理厂在近几年的维修管理中发现的问题以及总结的经验，针对水泵这个污水输送关键设备，应用故障模式及影响分析方法，对水泵的进行失效模式分析，并对影响水泵正常运转的高风险等级的故障模式进行维修改进，优化水泵的维修策略。
关键词：污水处理;维护措施;故障分析;故障处理
Abstract : Water is one of the important equipments in city drainage, is the main power of lifting equipment in the process operation, to the municipal sewage pipe network in the collected sewage to the sewage treatment plant processing unit the required height, the realization of gravity. In the use of the process will inevitably have faults, combined with the sewage treatment plant found in repair management in recent years the question as well as the experience, for the sewage pump delivery of key equipment, method of failure mode and effect analysis, mode analysis of pump failure, failure mode and effect on high risk level the normal operation of pumps for repair of improvement, optimization of water pump repair strategy.
Key words: sewage treatment; maintenance measures; fault analysis; fault handling
中图分类号:U664.9+2 文献标识码：A文章编号：
引言：污水处理厂水泵在长期使用过程中，由于磨损、变形、腐蚀以及污损等原因，其使用效率会逐渐降低，能耗会逐渐增大，故障也随之出现，从而运行成本逐渐增大。因此，需要加强对水泵的维护管理，提高维护水平和操作水平，消除故障因素，同时也要提高处理故障的能力，以保证其长期正常运行。
1、维护策略的具体分析
针对不同情况不同时期制定相应的表格，确立评价的标准准则，这是使用故障模式及影响分析方法的两个基本要求。表1是水泵故障模式及其影响分析表。
表1水泵故障模式和影响分析
该表格的制定参考了过去的污水处理水泵历史维护数据，同时结合了现场工作人员的意见。
在此设备维护策略中，系统故障检测的高故障发生率和维修费用是重点考虑因素，结合实际情况规定RPN 大于等于60 或O、S 同时大于等于7 时为高风险故障，它们特点是故障发生率较高、维修费用偏大等。根据表三可以得出四项高风险故障，分别为“泵体联轴器不同心”、“泵内有异物卡住”、“泵轴与电动机对中不良”与“机械密封冷却水不足”，这些都是维护管理的重点。
为降低水泵的故障发生率和提高水泵的运行效果，应加强以下三方面的工作。
1.1 定期进行水泵检查维护
定期对水泵电器保护及其他保护装置进行检查。对接线端子尤其是动力电缆端子进行紧固处理，避免因接线端子发热烧毁引起事故。一般对其液位计以及干保护浮球开关都要进行定期的维护工作，从而确保水泵正常运行。
1.2 周期性进行水泵全面检修维护
检查主要项目包括：主电缆及控制电缆老化情况，是否需要更换；水泵泵体有无锈蚀，是否需要防腐；水泵油室有无进水情况，是否需要更换润滑油；水泵叶轮有无磨损，是否需要进行修补；电机轴承是否出现磨损或缺油现象；检查水泵叶轮与泵体之间的密封环间隙是否过大，过大则需进行更换；检查水泵电机内外紧固螺丝是否松动、冷却套及循环水管中是否存在杂物。在对水泵进行拆卸检查时，安装过程中需更换所有的O 型密封圈。
1.3 进行水泵轴承运行状态监测
参考水泵电流、流量以及压力等数据，就可以准确地把握水泵的运行情况。其中关键点是，要及时发现并处理好轴承的缺陷，如轴承磨损、剥落、杂物以及轴承外圈与轴承座间的松动等，及时停机检查消除安全隐患。可以采用简单的脉冲监测方式，进行连续及定期监测并存的方式来加强对水泵轴承的监测工作。
2．污水处理厂水泵故障分析方法
2.1 水泵听诊法
水泵在正常运转情况下，所发出的声音是具有一定规律的, 当出现重、杂等异常声音时，就可以大致地判断水泵内部是否出现松动、撞击以及不平衡等安全隐患，或可以通过用手锤敲打水泵部件，听是否存在破裂的杂音，就可以判断是否出现裂纹。
电子听诊器是振动加速度传感器，它的功能是将机械设备的振动转换成电子信号并放大，操作人员可以用耳机监听水泵运行过程中的振动响声，从而实现对水泵的定性测量。通过对水泵同一位置、同一转速、不同时间的信息进行对比，来判断水泵是否存在安全隐患。当耳机出现清脆尖细的杂音时，则说明此时振动频率较高，一般诊断为相对体积较小、强度较高的部件发生裂纹或者是局部缺陷造成的；当耳机出现低沉混杂的杂音时，则说明此时振动频率较低，一般诊断为相对尺寸较大、强度较低的部件发生裂纹或者是局部缺陷造成的；当耳机发出的杂音增加较快时，则说明水泵的故障正在发展，杂音越大，说明故障越严重。
2.2振动及温度测定法
通过水泵轴承的振动测量器及频率分辨器等可以精确地测量振动的大小，通过对频率分布可推断出水泵的异常情况。测量的结果随着轴承使用情况及传感器安装位置不同而不同，因此，要对每台机器测量值进行分析比较后确定。对水泵温度的测量可以采用温度计进行，如skf 数字型温度计等，可精确测量出水泵温度并通过摄氏或华氏温度单位来进行显示。轴承损坏时，严重的会引起设备的停机，因此在重要的轴承最好加装温度传感器，正常情况下，轴承润滑或再润滑后会伴随自然温度的上升，并持续一到两天。采用配备有热电偶探头的温度计来测量滚动轴承、主轴箱以及电动机等部件的表面温度，具有判断位置迅速、数据准确以及触测方便等优点。
2.3 视觉观察法
通过视觉观察，可以判断水泵部件有無松动及裂纹等损伤，润滑油脂是否正常，水泵设备是否运行正常，有无异常情况等，通过对水泵设备上各类仪表仪器的显示状态，来了解水泵运行状态的变化。将观测收集到的各种水泵运行信息进行综合分析，可对水泵存在的故障、位置以及程度等进行较为准确的判断。采用磁塞法进行分析，磁塞法指的是通过设备，将设备润滑油中的磨损颗粒进行收集，从而实现磨损的状态监测。其原理是将带有磁性的赛头插入润滑油中，收集磨损产生的铁质的颗粒，直接用肉眼或者借助显微镜来观察磨损颗粒的大小、形状以及数量，从而来确定水泵部件的磨损情况。发现颗粒小且数量较少，说明水泵运转正常；如颗粒较大，则要引起注意，密切观察水泵的运行状态；假如多次出现大颗粒现象，就是即将出现故障的前兆，要立即停机检查，从而及时发现并排除故障，保证水泵的正常运行。
3．污水处理厂水泵常见故障处理
3.1水泵机械密封故障
机械密封也是端面密封，靠弹簧及密封介质旋转动环及静环产生表面压力，从而实现两个端面的紧密结合。在端面放置一层油膜，在介質使产生较大阻力防止液体泄漏，从而达到密封的目的，同时对动、静环也有润滑作用。在水泵的运行过程中，机械密封容易出现泄漏量超差或温度过高问题。在水泵停止运转的情况下，可采用手触摸密封顶盖，无法停留则说明温度过高，泄漏量不能超出单侧60 滴每分钟，如呈现线状流淌，则泄漏量过大，可进行观察运行，假如出现向外喷油，在要立即停车检查。对机械密封故障预防处理措施有以下几点：
（1）保证水泵的充分冷却润滑。对冷却管路调节阀开度进行调整，从而确保水泵机械密封冷却管路的畅通，在进行罐水泵时，要打开排空阀排清密封腔内的气体。
（2）确保机械密封安装精度。水泵厂家在进行水泵密封环的安装时，要保持动、静环的干净，并在摩擦幅面上涂少量的润滑油，同时兼顾到高低压端，严禁碰撞。在静环的安装过程中要用力均匀，防止压偏，保证四周偏差不超过0.05mm。对水泵压盖与轴承配合间隙进行检查，保证四周均匀，允许偏差范围要保持在0.1mm 之内。在安装水泵机械密封部位时，水泵的轴径向跳动不得超过0.05mm。安装泵盖及密封端盖之前，要对机械密封安装定位尺寸进行仔细核查，如发现定位尺寸不符合要求，在轴套之间可以采用钢垫进行调整，但是钢垫厚度不能超过0.01mm，具有较高的精度要求。
3.2水泵转速低故障
引起水泵转速低的主要有以下三方面的原因。
1）人为因素。部分水泵因原配电机发生损坏，就随意配上一台电动机进行运行，结果就造成了水泵流量小、扬程低，无法上水现象。
2）水泵自身机械故障。水泵的叶轮与泵轴的紧固螺丝发生松脱或者是泵轴的弯曲变形等，引起的叶轮位移，直接与水泵泵体发生摩擦或者轴承的损坏，都可能降低水泵的转速。
3）动力机维修不灵。在水泵电机绕组烧毁故障而发生失磁，在维修过程中绕组匝数及线径发生改变，或者是在维修中没有完全排除故障等原因都会引起水泵转速降低。
3.3 水泵发热故障
引起水泵发热故障的主要原因有：水泵轴承损坏；托架盖或者滚动轴承间隙过小；泵轴发生弯曲或两轴不同心；水泵叶轮平衡孔堵塞，导致叶轮失去平衡增加单边推力。水泵发热故障的主要处理方法有：更换轴承；在托架盖及轴承座之间加装垫片；调整泵轴或者是两轴之间的同心度以及清除掉水泵叶轮平衡孔内的堵塞物等。
4、结论
通过在线仪器仪表监测水泵运行状态，以及通过计算机辅助诊断系统来判断水泵的故障部位，也逐步开始进入维修保养领域。一旦发生故障也要及时的通过各种方法处理故障，排除险情，从而延长水泵的使用寿命，保证水泵以及处理设备的稳定安全运行。
参考文献：
[1] 徐兵, 丁海波, 钱华. 基于频域谱的水泵健康状况分析[J].机床与液压,2009.
[2] 刘秀; 进口大型潜水泵在污水处理厂的应用[J]. 通用机械,2007.
[3]李亚峰.城市污水处理厂运行管理[M].北京化学工业出版社，2005.
关键词：污水处理;维护措施;故障分析;故障处理
Abstract : Water is one of the important equipments in city drainage, is the main power of lifting equipment in the process operation, to the municipal sewage pipe network in the collected sewage to the sewage treatment plant processing unit the required height, the realization of gravity. In the use of the process will inevitably have faults, combined with the sewage treatment plant found in repair management in recent years the question as well as the experience, for the sewage pump delivery of key equipment, method of failure mode and effect analysis, mode analysis of pump failure, failure mode and effect on high risk level the normal operation of pumps for repair of improvement, optimization of water pump repair strategy.
Key words: sewage treatment; maintenance measures; fault analysis; fault handling
中图分类号:U664.9+2 文献标识码：A文章编号：
引言：污水处理厂水泵在长期使用过程中，由于磨损、变形、腐蚀以及污损等原因，其使用效率会逐渐降低，能耗会逐渐增大，故障也随之出现，从而运行成本逐渐增大。因此，需要加强对水泵的维护管理，提高维护水平和操作水平，消除故障因素，同时也要提高处理故障的能力，以保证其长期正常运行。
1、维护策略的具体分析
针对不同情况不同时期制定相应的表格，确立评价的标准准则，这是使用故障模式及影响分析方法的两个基本要求。表1是水泵故障模式及其影响分析表。
表1水泵故障模式和影响分析
该表格的制定参考了过去的污水处理水泵历史维护数据，同时结合了现场工作人员的意见。
在此设备维护策略中，系统故障检测的高故障发生率和维修费用是重点考虑因素，结合实际情况规定RPN 大于等于60 或O、S 同时大于等于7 时为高风险故障，它们特点是故障发生率较高、维修费用偏大等。根据表三可以得出四项高风险故障，分别为“泵体联轴器不同心”、“泵内有异物卡住”、“泵轴与电动机对中不良”与“机械密封冷却水不足”，这些都是维护管理的重点。
为降低水泵的故障发生率和提高水泵的运行效果，应加强以下三方面的工作。
1.1 定期进行水泵检查维护
定期对水泵电器保护及其他保护装置进行检查。对接线端子尤其是动力电缆端子进行紧固处理，避免因接线端子发热烧毁引起事故。一般对其液位计以及干保护浮球开关都要进行定期的维护工作，从而确保水泵正常运行。
1.2 周期性进行水泵全面检修维护
检查主要项目包括：主电缆及控制电缆老化情况，是否需要更换；水泵泵体有无锈蚀，是否需要防腐；水泵油室有无进水情况，是否需要更换润滑油；水泵叶轮有无磨损，是否需要进行修补；电机轴承是否出现磨损或缺油现象；检查水泵叶轮与泵体之间的密封环间隙是否过大，过大则需进行更换；检查水泵电机内外紧固螺丝是否松动、冷却套及循环水管中是否存在杂物。在对水泵进行拆卸检查时，安装过程中需更换所有的O 型密封圈。
1.3 进行水泵轴承运行状态监测
参考水泵电流、流量以及压力等数据，就可以准确地把握水泵的运行情况。其中关键点是，要及时发现并处理好轴承的缺陷，如轴承磨损、剥落、杂物以及轴承外圈与轴承座间的松动等，及时停机检查消除安全隐患。可以采用简单的脉冲监测方式，进行连续及定期监测并存的方式来加强对水泵轴承的监测工作。
2．污水处理厂水泵故障分析方法
2.1 水泵听诊法
水泵在正常运转情况下，所发出的声音是具有一定规律的, 当出现重、杂等异常声音时，就可以大致地判断水泵内部是否出现松动、撞击以及不平衡等安全隐患，或可以通过用手锤敲打水泵部件，听是否存在破裂的杂音，就可以判断是否出现裂纹。
电子听诊器是振动加速度传感器，它的功能是将机械设备的振动转换成电子信号并放大，操作人员可以用耳机监听水泵运行过程中的振动响声，从而实现对水泵的定性测量。通过对水泵同一位置、同一转速、不同时间的信息进行对比，来判断水泵是否存在安全隐患。当耳机出现清脆尖细的杂音时，则说明此时振动频率较高，一般诊断为相对体积较小、强度较高的部件发生裂纹或者是局部缺陷造成的；当耳机出现低沉混杂的杂音时，则说明此时振动频率较低，一般诊断为相对尺寸较大、强度较低的部件发生裂纹或者是局部缺陷造成的；当耳机发出的杂音增加较快时，则说明水泵的故障正在发展，杂音越大，说明故障越严重。
2.2振动及温度测定法
通过水泵轴承的振动测量器及频率分辨器等可以精确地测量振动的大小，通过对频率分布可推断出水泵的异常情况。测量的结果随着轴承使用情况及传感器安装位置不同而不同，因此，要对每台机器测量值进行分析比较后确定。对水泵温度的测量可以采用温度计进行，如skf 数字型温度计等，可精确测量出水泵温度并通过摄氏或华氏温度单位来进行显示。轴承损坏时，严重的会引起设备的停机，因此在重要的轴承最好加装温度传感器，正常情况下，轴承润滑或再润滑后会伴随自然温度的上升，并持续一到两天。采用配备有热电偶探头的温度计来测量滚动轴承、主轴箱以及电动机等部件的表面温度，具有判断位置迅速、数据准确以及触测方便等优点。
2.3 视觉观察法
通过视觉观察，可以判断水泵部件有無松动及裂纹等损伤，润滑油脂是否正常，水泵设备是否运行正常，有无异常情况等，通过对水泵设备上各类仪表仪器的显示状态，来了解水泵运行状态的变化。将观测收集到的各种水泵运行信息进行综合分析，可对水泵存在的故障、位置以及程度等进行较为准确的判断。采用磁塞法进行分析，磁塞法指的是通过设备，将设备润滑油中的磨损颗粒进行收集，从而实现磨损的状态监测。其原理是将带有磁性的赛头插入润滑油中，收集磨损产生的铁质的颗粒，直接用肉眼或者借助显微镜来观察磨损颗粒的大小、形状以及数量，从而来确定水泵部件的磨损情况。发现颗粒小且数量较少，说明水泵运转正常；如颗粒较大，则要引起注意，密切观察水泵的运行状态；假如多次出现大颗粒现象，就是即将出现故障的前兆，要立即停机检查，从而及时发现并排除故障，保证水泵的正常运行。
3．污水处理厂水泵常见故障处理
3.1水泵机械密封故障
机械密封也是端面密封，靠弹簧及密封介质旋转动环及静环产生表面压力，从而实现两个端面的紧密结合。在端面放置一层油膜，在介質使产生较大阻力防止液体泄漏，从而达到密封的目的，同时对动、静环也有润滑作用。在水泵的运行过程中，机械密封容易出现泄漏量超差或温度过高问题。在水泵停止运转的情况下，可采用手触摸密封顶盖，无法停留则说明温度过高，泄漏量不能超出单侧60 滴每分钟，如呈现线状流淌，则泄漏量过大，可进行观察运行，假如出现向外喷油，在要立即停车检查。对机械密封故障预防处理措施有以下几点：
（1）保证水泵的充分冷却润滑。对冷却管路调节阀开度进行调整，从而确保水泵机械密封冷却管路的畅通，在进行罐水泵时，要打开排空阀排清密封腔内的气体。
（2）确保机械密封安装精度。水泵厂家在进行水泵密封环的安装时，要保持动、静环的干净，并在摩擦幅面上涂少量的润滑油，同时兼顾到高低压端，严禁碰撞。在静环的安装过程中要用力均匀，防止压偏，保证四周偏差不超过0.05mm。对水泵压盖与轴承配合间隙进行检查，保证四周均匀，允许偏差范围要保持在0.1mm 之内。在安装水泵机械密封部位时，水泵的轴径向跳动不得超过0.05mm。安装泵盖及密封端盖之前，要对机械密封安装定位尺寸进行仔细核查，如发现定位尺寸不符合要求，在轴套之间可以采用钢垫进行调整，但是钢垫厚度不能超过0.01mm，具有较高的精度要求。
3.2水泵转速低故障
引起水泵转速低的主要有以下三方面的原因。
1）人为因素。部分水泵因原配电机发生损坏，就随意配上一台电动机进行运行，结果就造成了水泵流量小、扬程低，无法上水现象。
2）水泵自身机械故障。水泵的叶轮与泵轴的紧固螺丝发生松脱或者是泵轴的弯曲变形等，引起的叶轮位移，直接与水泵泵体发生摩擦或者轴承的损坏，都可能降低水泵的转速。
3）动力机维修不灵。在水泵电机绕组烧毁故障而发生失磁，在维修过程中绕组匝数及线径发生改变，或者是在维修中没有完全排除故障等原因都会引起水泵转速降低。
3.3 水泵发热故障
引起水泵发热故障的主要原因有：水泵轴承损坏；托架盖或者滚动轴承间隙过小；泵轴发生弯曲或两轴不同心；水泵叶轮平衡孔堵塞，导致叶轮失去平衡增加单边推力。水泵发热故障的主要处理方法有：更换轴承；在托架盖及轴承座之间加装垫片；调整泵轴或者是两轴之间的同心度以及清除掉水泵叶轮平衡孔内的堵塞物等。
4、结论
通过在线仪器仪表监测水泵运行状态，以及通过计算机辅助诊断系统来判断水泵的故障部位，也逐步开始进入维修保养领域。一旦发生故障也要及时的通过各种方法处理故障，排除险情，从而延长水泵的使用寿命，保证水泵以及处理设备的稳定安全运行。
参考文献：
[1] 徐兵, 丁海波, 钱华. 基于频域谱的水泵健康状况分析[J].机床与液压,2009.
[2] 刘秀; 进口大型潜水泵在污水处理厂的应用[J]. 通用机械,2007.
[3]李亚峰.城市污水处理厂运行管理[M].北京化学工业出版社，2005.