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一种基于多参数的大中型低扬程立式机组状态评价方法

阅读:942发布:2021-04-12

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1.一种基于多参数的大中型低扬程立式机组状态评价方法,其特征在于:所述水泵机组状态评价方法的评价步骤如下:
(1)将所述大中型低扬程立式水泵机组进行设备分解,分解成主电机和主水泵两种主设备;
(1-1)将所述主电机进一步分解为定子转子主轴、上机架、下机架、上导和推轴承及润滑系统、下导及润滑系统、通冷却、滑环及刷共9个部件;
(1-2)将主水泵进一步分解为顶盖及上导轴承、水导轴承、叶轮及叶轮外壳、机泵联轴器叶片调节机构、真空破坏共6个部件;
(2)通过巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成所述主电机中每个部件的状态量;
(2-1)定子状态量的生成;
(2-1-1)定子的巡检量通过定子外观的整洁完整程度生成;
(2-1-2)定子的试验数据由定子绕组的绝缘电阻、定子绕组吸收比、定子绕组直流耐压及泄露电流电子绕组电流电阻数据构成;
(2-1-3)定子的监控数据由定子温度、转速、三相电压三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、过负荷保护、零序保护数据构成;
(2-1-4)定子的在线监测数据由定子芯振动、定子绕组端部振动数据构成;
(2-2)转子状态量的生成;
(2-2-1)转子的巡检量通过转子外观的整洁完整程度生成;
(2-2-2)转子的试验数据由转子绕组的绝缘电阻、转子绕组的直流电阻数据构成;
(2-2-3)转子的监控数据由转子温度、转子负序过电流、失磁数据构成;
(2-3)主轴状态量的生成;
(2-3-1)主轴的在线监测数据由下导X向摆度、下导Y向摆度、机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度数据构成;
(2-4)上机架状态量的生成;
(2-4-1)上机架的在线监测数据由上机架X向振动、上机架Y向振动、上机架Z向振动数据构成;
(2-5)下机架状态量的生成;
(2-5-1)下机架的在线监测数据由下机架X向振动、下机架Y向振动、下机架Z向振动数据构成;
(2-6)上导和推力轴承及润滑系统状态量的生成;
(2-6-1)上导和推力轴承及润滑系统的巡检量由冷却水管有无漏水、上油缸有无渗漏、上油缸油位油色油质、上油缸温度表指示值、推力瓦温度表指示值、上导轴瓦温度表指示值数据构成;
(2-6-2)上导和推力轴承及润滑系统的监控数据由上导轴承瓦温度、推力轴承瓦温度、上油缸油温、上油缸油位、冷却水进出口压力数据构成;
(2-6-3)上导和推力轴承及润滑系统的在线监测数据由上导轴承X向振动、上导轴承Y向振动数据构成;
(2-7)下导轴承及润滑系统状态量的生成;
(2-7-1)下导轴承及润滑系统的巡检量由冷却水管有无漏水、下油缸有无渗漏、下油缸油位油色油质、下油缸温度表指示值、下导轴瓦温度表指示值数据构成;
(2-7-2)下导轴承及润滑系统的监控数据由下导轴承瓦温度、下油缸油温、下油缸油位、冷却水进出口压力数据构成;
(2-7-3)下导轴承及润滑系统的在线监测数据由下导轴承X向振动、下导轴承Y向振动数据构成;
(2-8)通风冷却系统状态量的生成;
(2-8-1)通风冷却系统的监控数据由电机出风口温度数据构成;
(2-9)滑环及碳刷状态量的生成;
(2-9-1)滑环及碳刷巡检量由电软刷线连接有无松动、滑环表面干燥度清洁度和光洁度、刷握刷架有无固定不良、刷架及上导顶盖有无碳粉、刷辫有无过热变色、碳刷长度是否大于总长的40%、主机碳刷边缘有无火花、碳刷有无卡滞抖动;
(3)通过巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成所述主水泵中每个部件的状态量;
(3-1)顶盖和上导轴承状态量的生成;
(3-1-1)顶盖和上导轴承的巡检数据由填料密封性、上导轴承表面有无烧伤磨损、上导轴承间隙数据构成;
(3-1-2)顶盖和上导轴承的在线监测数据由水泵上导X向振动、水泵上导Y向振动数据构成;
(3-2)水导轴承状态量的生成;
(3-2-1)水导轴承的巡检数据由水导轴承表面有无烧伤磨损现象、水导轴承间隙数据构成;
(3-2-2)水导轴承的在线监测数据由水泵水导X向振动、水泵水导Y向振动数据构成;
(3-3)叶轮及叶轮外壳状态量的生成;
(3-3-1)叶轮及叶轮外壳的巡检数据由叶轮外壳有无渗漏、叶片有无汽蚀、叶轮头有无损坏、叶片有无碰壳现象、导水锥有无汽蚀破损、导叶过渡套有无锈蚀破损数据构成;
(3-3-2)叶轮及叶轮外壳的在线监测数据由叶轮外壳X向振动、叶轮外壳Y向振动、叶轮外壳Z向振动、水泵进出口脉动数据构成;
(3-4)机泵联轴器状态量的生成;
(3-4-1)机泵联轴器的在线监测数据由机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度数据构成;
(3-5)叶片调节机构状态量的生成;
(3-5-1)叶片调节机构的巡检数据由液压调节机构完好度、调节有无异常声响、叶测量仪表与机械刻度符合度、叶片角指示与微机指示符合度数据构成;
(3-6)真空破坏阀状态量的生成;
(3-6-1)真空破坏阀的监控数据由驼峰真空压力值、真空破坏阀状态、真空破坏阀开故障、真空破坏阀停故障数据构成;
(4)将各部件中生成的各种巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据状态量进行分级;
(5)对分级后的各状态量设置相应的扣分值;
(6)将主电机和主水泵的评价分为四个状态,分别为正常状态、注意状态、异常状态、严重状态;
(7)分别对步骤(6)中的四个状态进行扣分项的标准设置;
(8)采用综合扣分法分别对主电机和主水泵的运行状态进行评价。
2.根据权利要求1所述的一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,其特征在于:步骤(4)中所述的分级是按照状态量的劣化程度从轻到重进行的分级,分级级数为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。
3.根据权利要求1所述的一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,其特征在于:步骤(5)中所述的扣分值对应相应的分级级数分别为2分、4分、8分、10分。
4.根据权利要求1所述的一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,其特征在于:步骤(6)中的正常状态和注意状态设合计扣分项和单项扣分项,异常状态和严重状态设单项扣分项。

说明书全文

一种基于多参数的大中型低扬程立式机组状态评价方法

技术领域

[0001] 本发明属于水泵机组状态评价技术领域,涉及一种水泵机组状态评价方法,具体的说是涉及一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法。

背景技术

[0002] 随着社会发展和经济建设需要,水泵站在排涝、灌溉、城市供水、生态环境修复、跨流域调水等方面发挥越来越重要的作用。而水泵机组是水泵站的关键主设备,其运行状态的优劣直接影响泵站的安全运行。一个大中型低扬程立式水泵机组由立式安装的电动机、以及轴流式或者混流式水泵两种设备组成,每个设备由若干部件组成,不同部件之间互相关联,紧密耦合。由于水泵机组结构复杂,工作环境恶劣,会出现不同形式的故障。泵站运行过程中,任一部件的工作异常,都可能经过系统的放大,造成整个设备系统故障或失效。
[0003] 目前,对电设备的状态评价方法应用较多,而针对水泵机组的状态评价缺乏相应的评价标准,对评价设备部件的分解缺乏相应的依据,目前大中型泵站一般依靠计算机监控系统实现对泵站机组的运行状态的监测,但存在监测范围小、人力成本大、缺乏有经验的运行管理人员定期对泵站进行科学合理地综合评价维护等不足。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有大中型泵站机组运行状态监测中存在的不足,提出一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,通过该方法可实现对水泵机组全方面的综合评价,可实现设备状态的在线评价,可及时并准确地得到水泵机组的安全状况。
[0005] 本发明的技术方案:一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,其特征在于:所述水泵机组状态评价方法的评价步骤如下:
[0006] (1)将所述大中型低扬程立式水泵机组进行设备分解,分解成主电机和主水泵两种主设备;
[0007] (1-1)将所述主电机进一步分解为定子转子主轴、上机架、下机架、上导和推力轴承及润滑系统、下导及润滑系统、通冷却、滑环及刷共9个部件;
[0008] (1-2)将主水泵进一步分解为顶盖及上导轴承、水导轴承、叶轮及叶轮外壳、机泵联轴器叶片调节机构、真空破坏共6个部件;
[0009] (2)通过巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成所述主电机中每个部件的状态量;
[0010] (2-1)定子状态量的生成;
[0011] (2-1-1)定子的巡检量通过定子外观的整洁完整程度生成;
[0012] (2-1-2)定子的试验数据由定子绕组的绝缘电阻、定子绕组吸收比、定子绕组直流耐压及泄露电流电子绕组电流电阻数据构成;
[0013] (2-1-3)定子的监控数据由定子温度、转速、三相电压三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、过负荷保护、零序保护数据构成;
[0014] (2-1-4)定子的在线监测数据由定子芯振动、定子绕组端部振动数据构成;
[0015] (2-2)转子状态量的生成;
[0016] (2-2-1)转子的巡检量通过转子外观的整洁完整程度生成;
[0017] (2-2-2)转子的试验数据由转子绕组的绝缘电阻、转子绕组的直流电阻数据构成;
[0018] (2-2-3)转子的监控数据由转子温度、转子负序过电流、失磁数据构成;
[0019] (2-3)主轴状态量的生成;
[0020] (2-3-1)主轴的在线监测数据由下导X向摆度、下导Y向摆度、机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度数据构成;
[0021] (2-4)上机架状态量的生成;
[0022] (2-4-1)上机架的在线监测数据由上机架X向振动、上机架Y向振动、上机架Z向振动数据构成;
[0023] (2-5)下机架状态量的生成;
[0024] (2-5-1)下机架的在线监测数据由下机架X向振动、下机架Y向振动、下机架Z向振动数据构成;
[0025] (2-6)上导和推力轴承及润滑系统状态量的生成;
[0026] (2-6-1)上导和推力轴承及润滑系统的巡检量由冷却水管有无漏水、上油缸有无渗漏、上油缸油位油色油质、上油缸温度表指示值、推力瓦温度表指示值、上导轴瓦温度表指示值数据构成;
[0027] (2-6-2)上导和推力轴承及润滑系统的监控数据由上导轴承瓦温度、推力轴承瓦温度、上油缸油温、上油缸油位、冷却水进出口压力数据构成;
[0028] (2-6-3)上导和推力轴承及润滑系统的在线监测数据由上导轴承X向振动、上导轴承Y向振动数据构成;
[0029] (2-7)下导轴承及润滑系统状态量的生成;
[0030] (2-7-1)下导轴承及润滑系统的巡检量由冷却水管有无漏水、下油缸有无渗漏、下油缸油位油色油质、下油缸温度表指示值、下导轴瓦温度表指示值数据构成;
[0031] (2-7-2)下导轴承及润滑系统的监控数据由下导轴承瓦温度、下油缸油温、下油缸油位、冷却水进出口压力数据构成;
[0032] (2-7-3)下导轴承及润滑系统的在线监测数据由下导轴承X向振动、下导轴承Y向振动数据构成;
[0033] (2-8)通风冷却系统状态量的生成;
[0034] (2-8-1)通风冷却系统的监控数据由电机出风口温度数据构成;
[0035] (2-9)滑环及碳刷状态量的生成;
[0036] (2-9-1)滑环及碳刷巡检量由电软刷线连接有无松动、滑环表面干燥度清洁度和光洁度、刷握刷架有无固定不良、刷架及上导顶盖有无碳粉、刷辫有无过热变色、碳刷长度是否大于总长的40%、主机碳刷边缘有无火花、碳刷有无卡滞抖动;
[0037] (3)通过巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成所述主水泵中每个部件的状态量;
[0038] (3-1)顶盖和上导轴承状态量的生成;
[0039] (3-1-1)顶盖和上导轴承的巡检数据由填料密封性、上导轴承表面有无烧伤磨损、上导轴承间隙数据构成;
[0040] (3-1-2)顶盖和上导轴承的在线监测数据由水泵上导X向振动、水泵上导Y向振动数据构成;
[0041] (3-2)水导轴承状态量的生成;
[0042] (3-2-1)水导轴承的巡检数据由水导轴承表面有无烧伤磨损现象、水导轴承间隙数据构成;
[0043] (3-2-2)水导轴承的在线监测数据由水泵水导X向振动、水泵水导Y向振动数据构成;
[0044] (3-3)叶轮及叶轮外壳状态量的生成;
[0045] (3-3-1)叶轮及叶轮外壳的巡检数据由叶轮外壳有无渗漏、叶片有无汽蚀、叶轮头有无损坏、叶片有无碰壳现象、导水锥有无汽蚀破损、导叶过渡套有无锈蚀破损数据构成;
[0046] (3-3-2)叶轮及叶轮外壳的在线监测数据由叶轮外壳X向振动、叶轮外壳Y向振动、叶轮外壳Z向振动、水泵进出口脉动数据构成;
[0047] (3-4)机泵联轴器状态量的生成;
[0048] (3-4-1)机泵联轴器的在线监测数据由机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度数据构成;
[0049] (3-5)叶片调节机构状态量的生成;
[0050] (3-5-1)叶片调节机构的巡检数据由液压调节机构完好度、调节有无异常声响、叶测量仪表与机械刻度符合度、叶片角指示与微机指示符合度数据构成;
[0051] (3-6)真空破坏阀状态量的生成;
[0052] (3-6-1)真空破坏阀的监控数据由驼峰真空压力值、真空破坏阀状态、真空破坏阀开故障、真空破坏阀停故障数据构成;
[0053] (4)将各部件中生成的各种巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据状态量进行分级;
[0054] (5)对分级后的各状态量设置相应的扣分值;
[0055] (6)将主电机和主水泵的评价分为四个状态,分别为正常状态、注意状态、异常状态、严重状态;
[0056] (7)分别对步骤(6)中的四个状态进行扣分项的标准设置;
[0057] (8)采用综合扣分法分别对主电机和主水泵的运行状态进行评价。
[0058] 步骤(4)中所述的分级是按照状态量的劣化程度从轻到重进行的分级,分级级数为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。
[0059] 步骤(5)中所述的扣分值对应相应的分级级数分别为2分、4分、8分、10分。
[0060] 步骤(6)中的正常状态和注意状态设合计扣分项和单项扣分项,异常状态和严重状态设单项扣分项。
[0061] 本发明的有益效果为:本发明提出的一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法,通过综合巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成各部件的状态量,对每个状态量进行分级,并通过采用综合扣分法分别对主电机和主水泵的运行状态进行评价,评价方法原理清晰可行,能清晰的反应水泵机组的运行状态,确保安全运行,与传统的点检试验评价相比,本发明评价参数更为全面,为水泵机组的检修提供了有效依据,节省了大量的人力成本,克服了监测范围小,缺乏有经验的运行管理人员定期对泵站进行科学合理地综合评价维护的缺陷附图说明
[0062] 图1是本发明中水泵机组设备分解模示意图。

具体实施方式

[0063] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0064] 如图1所示,首先进行部件划分和确定评价状态量。将大中型立式水泵机组进行设备分解,分为主电机与主水泵两种主设备。主电机分为定子、转子、主轴、上机架、下机架、上导和推力轴承及润滑系统、下导及润滑系统、通风冷却、滑环及碳刷共9个部件。主水泵分为顶盖和上导轴承、水导轴承、叶轮和叶轮外壳、机泵联轴器、叶片调节机构、真空破坏阀共6个部件。
[0065] 每个部件均由若干个反映部件状态的状态量评价。这些状态量具体包括巡检数据、试验数据、监控数据、在线监测数据。
[0066] 其中巡检数据包括日常检查和定期检查,巡检数据以最新的检查数据为准;试验数据为水泵机组每个季度或者年度进行的安全试验检查数据;监控数据为从水泵机组的监控系统里的读取水泵机组运行数据;在线监测数据为从安装在水泵机组的振动、摆度等传感器采集的数据。
[0067] 主电机部件状态量的具体组成如下:
[0068] (1)定子的巡检数据包括:定子外观整洁完整;试验数据包括:定子绕组的绝缘电阻、定子绕组吸收比、定子绕组直流耐压及泄露电流、定子绕组电流电阻;监控数据包括:定子温度、转速、三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、过负荷保护、零序保护;在线监测数据包括:定子铁芯振动、定子绕组端部振动。
[0069] (2)转子的巡检量包括:转子外观整洁完整;试验数据包括:转子绕组的绝缘电阻、转子绕组的直流电阻;监控数据包括:转子温度、转子负序过电流、失磁。
[0070] (3)主轴的在线监测数据包括:下导X向摆度、下导Y向摆度、机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度。
[0071] (4)上机架的在线监测数据包括:上机架X向振动、上机架Y向振动、上机架Z向振动。
[0072] (5)下机架的在线监测数据包括:下机架X向振动、下机架Y向振动、下机架Z向振动。
[0073] (6)上导和推力轴承及润滑系统的巡检量包括:冷却水管无漏水、上油缸无渗漏、上油缸油位油色油质正常、上油缸温度表指示值在允许范围内、推力瓦温度表指示值在允许范围内、上导轴瓦温度表指示值在允许范围内;监控数据包括:上导轴承瓦温、推力轴承瓦温、上油缸油温、上油缸油位、冷却水进出口压力;在线监测数据包括:上导轴承X向振动、上导轴承Y向振动。
[0074] (7)下导轴承及润滑系统的巡检量包括:冷却水管漏水、下油缸无渗漏、下油缸油位、油色、油质正常、下油缸温度表指示值在允许范围内、下导轴瓦温度表指示值在允许范围内;监控数据包括:下导轴承瓦温、下油缸油温、下油缸油位、冷却水压力进出口压力;在线监测数据包括:下导轴承X向振动、下导轴承Y向振动。
[0075] (8)通风冷却系统的监控数据包括电机出风口温度。
[0076] (9)滑环及碳刷的巡检量包括:电刷软线连接牢固,无松动现象;滑环表面干燥、清洁,无锈迹、无划痕,光洁度高;刷握、刷架无固定不良;刷架及上导顶盖有碳粉;刷辫无过热、变色现象;碳刷长度大于总长度的40%;主机碳刷边缘无火花;碳刷无卡滞、抖动现象。
[0077] 主水泵部件状态量的具体组成如下:
[0078] (1)顶盖和上导轴承的巡检量包括:填料密封性良好、上导轴承表面无烧伤磨损现象、上导轴承间隙符合要求;在线监测数据包括:水泵上导X向振动、水泵上导Y向振动。
[0079] (2)水导轴承的巡检量包括:水导轴承表面无烧伤磨损现象、水导轴承间隙符合要求;在线监测数据包括:水泵水导X向振动、水泵水导Y向振动。
[0080] (3)叶轮及叶轮外壳的巡检量包括:叶轮外壳无渗漏、叶片无汽蚀或汽蚀轻微、叶轮头无损坏、叶片无碰壳现象且间隙均匀、导水锥完好且无明显汽蚀破损、导叶过渡套完好且无明显锈蚀破损;在线监测数据包括:叶轮外壳X向振动、叶轮外壳Y向振动、叶轮外壳Z向振动、水泵进出口处压力脉动、噪声。
[0081] (4)机泵联轴器的在线监测数据包括:机泵联轴器X向摆度、机泵联轴器Y向摆度。
[0082] (5)叶片调节机构的巡检量包括:液压调节机构完好、调节灵活限可靠、无异常声响、现场叶角测量仪表与机械刻度相符、现场叶片角指示与微机指示相符。
[0083] (6)真空破坏阀的监控量包括:驼峰真空压力、真空破坏阀状态、真空破坏阀开故障、真空破坏阀停故障。
[0084] 然后进行状态量评价和综合评价,把上述巡检数据、试验数据、监控数据、在线监测数据的各个状态量分级设定其相应的劣化程度,设定状态量的扣分值。其中,状态量的劣化程度从轻到重分为四级,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级。其对应的基本扣分值为2、4、8、10分,当状态量正常时不进行扣分。
[0085] 对水泵机组的综合评价分为对主电机和主水泵的评价。对主电机和主水泵的评价分为4个状态,分别为正常状态、注意状态、异常状态以及严重状态。
[0086] 正常状态表示电机、水泵各状态量处于稳定且在规程规定的警示值、注意值以内,可以正常运行。
[0087] 注意状态表示单项或多项状态量变化趋势朝接近标准限值方向发展,但未超过标准限值,仍可以继续运行,应加强运行中的监视。
[0088] 异常状态表示单项重要状态量变化较大,已接近或略微超过标准限值,应监视运行,并适时安排停电检修。
[0089] 严重状态表示单项重要状态量严重超过标准限值,需要尽快安排停电检修。
[0090] 采用综合扣分法对水泵机组进行状态评价,电机和水泵的状态评价分为部件评价和整体评价。
[0091] 部件评价应同时考虑单项状态量的扣分和部件合计扣分情况。
[0092] 当电机任一状态量单项扣分和部件合计扣分同时达到表1“正常状态”规定分值时,视为正常状态;
[0093] 当电机任一状态量单项扣分或部件所有状态量合计扣分达到表1“注意状态”规定分值时,视为注意状态;
[0094] 当电机任一状态量单项扣分达到表1“异常状态和严重状态”规定分值时,视为异常状态或严重状态。
[0095] 当水泵任一状态量单项扣分和部件合计扣分同时达到表2“正常状态”规定分值时,视为正常状态;
[0096] 当水泵任一状态量单项扣分或部件所有状态量合计扣分达到表2“注意状态”规定分值时,视为注意状态;
[0097] 当水泵任一状态量单项扣分达到表2“异常状态和严重状态”规定分值时,视为异常状态或严重状态。
[0098] 机组整体评价应综合其部件的评价结果。当所有部件评价为正常状态时,整体评价为正常状态;当任一部件状态为注意状态、异常状态或严重状态时,整体评价应为其中最严重的状态。
[0099] 表1电机部件状态评价标准
[0100]
[0101] 表2水泵部件状态评价标准
[0102]
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