研究往复式水泵的振动故障诊断相关技术

         一、采取振动测试的依据

在水泵的故障诊断中，可用于诊断的信息很多，包括振动、温度、压力、噪声、油液污染等，但是据统计，70%以上的故障是以振动形式表现出来的，利用振动信号获取水泵状态是最常用、最可靠、最有效的方法。因为：

第一、在水泵维护中，振动是设备的一项主要性能指标，振动强弱直接和故障有关，振动超标对安全生产和效益影响很大，因此振动特征是水泵运行好坏的重要标志；

第二、在诊断技术上振动检测相对易于实现，振动信号包含了丰富的运行状态信息，且信号易于拾取，监测振动异常所用的仪器设备相对比较简单，整个测试和诊断过程都在广一离心泵运转过程中进行；

第三、计算机技术的发展，信号分析技术采用软件实现，降低了硬件投资。振动故障诊断法的原理:对正在运转过程的水泵产生的振动现象进行测试，依据产生的各种信号分析系统的特征参数来识别水泵运行状态是否正常，如有异常，则进一步判断故障的原因、位置、性质和程度。

振动故障诊断法的内容主要包括:振动信号的正确采集，振动信号的分析，提取故障特征参数，对故障进行识别和诊断。

本研究是针对的油田往复式注水泵机组进行的，其结构复杂，工艺参数多，故障类型也多， 并且相互影响，主次更加难以区分，所以诊断的不确定性变得更大，为准确而有效地诊断出主要故障必须做深入的综合分析。广一水泵厂采用振动测试和分析手段， 可以在不停机情况下和采用不解体方式，对故障性质有所了解，判断出异常部位、异常原因、异常程度等。正因为这个缘故，振动测试和分析在机械设备诊断中被广 泛应用，成为对设备运行状态进行动态分析强有力的工具。

 

二、振动信号的采集

往复式水泵发生故障的重要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅值域、频率域和时间域实时地反映了故障信息。纸浆泵厂家斯美特采集振动信号的关键是选择合适的传感器和合理布置测点。

1、传感器的选用

传感器是提取水泵信息的关键器件，是把被测非电量变换为电量的器件。实现非电量和电量 之间的转换，这是检测的首要环节，正是因为传感器实现了这一变换，人们才得以用电测量来测定非电量。传感器是测量系统中的关键性器件。在系统中占有非常重 要的地位。传感器能否精确地、可靠地将被测非电量变换为电量，关系到整个测量系统的精度和可靠性。如果传感器的误差极大，即使后面的测量电路和显示电路的 精度再高，也不可能获得高精度的测量结果。没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的测试系统。

传感器类型的选择一般基于所测试的具体领域，要求传感器测量范围大，灵敏度要高，结构简单，可以很好的满足动静态信号测试的需求。

本研究中，往复式泵既有强烈的冲击性振源，振动频率较高，又存在往复力引起的低频振 动，同一测点在不同频段下测试，加速度差别大，速度和位移几乎没有变化；在不同测点测试时，加速度相差也较大，而速度和位移相差较小。因此采用测量随时间 变化的加速度振动值，而且加速度传感器在高频和低频段同时测量比较合适。该类传感器具有极宽的频带，本身质量较小，有很大的动态变化范围，灵敏度较高，适合化工泵部件的振动加速度测量。

2、加速度信号的测置

目前对水泵振动加速度信号的测量，选用压电式加速度传感器最合适。压电式加速度传感器 是利用某些电介质材料的压电效应进行测量的。电介质材料在一定方向的外力作用下产生变形时，在表面产生电荷，电荷的大小与压电材料的压电系数、作用力大小 成正比；当外力去掉后，又回到不带电的原始状态，这就是压电效应。压电传感器是根据压电效应的原理，用压电材料作为敏感材料，把机械量转换成电荷量的高阻 抗转换器。例如：在振动测试中，当压电材料受到振动而产生机械变形时就会产生电位差，且输出和振动加速度成正比的电信号。压电加速度传感器具有如下优点： 结构简单、体积小、重量轻、频带响应范围宽（0.1Hz?2000Hz)、动态变化范围广（10-5g?105g的振动加速度)、性能稳定、输出线性好、 可在常温、高温下使用、有较好的高频响应（十几千赫至几十千赫)，以及抗外磁场干扰能力强等。压电片的结构阻尼很小，压电加速度传感器的等效惯性振动系统 的阻尼比。传感器输出的电荷信号不仅与被测加速度波形相同，而且无时移，这也是压电加速度传感器的一大优点。

常采用电荷放大器作为压电加速度传感器的前置放大器，将电荷信号转换为电压信号，其输出电压幅值适当，输出阻抗低，并有一定的功率负载能力，

便于连接后续测试仪器。二者配合使用时，低频响应也很好（可低至零点几赫兹)，适合于轻型高速旋转机械或离心泵振动信号的测量。