综合性实验 离心泵状态监测

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1、综合性实验离心泵状态监测一．目的要求1．了解离心泵噪声的基本参数2．掌握离心泵状态监测系统的构成3．了解和分析离心泵噪声所表征的离心泵状态。二．实验仪器、设备、工具及材料名称型号或规格数量备注离心泵实验系统CEA-031计算机1具有AC97声卡基于声卡的离心泵噪声采集与分析软件包1自主研发三．实验原理和设计现代过程工业中，离心泵是应用广泛的旋转机械，为避免泵带病运行和突然停泵造成的各种损失，需对其运行状态进行监测；同时，状态监测与自动控制系统已被广泛应用。但是，离心泵的数量众多和监测装置价格

2、高昂，使得企业只能采用定期或不定期抽检，对于绝大多数资金短缺的中小企业而言，泵的状态监测还在依靠人工和经验。随着中小企业信息化的普遍兴起，企业不仅需要泵的状态监测自动化，还要数字化，更希望低成本和高准确度。1．典型实验方案基于声卡的离心泵状态监测系统符合应用需求，特别是对于西部地区中小企业，具有一定的推广和实用价值。离心泵状态监测设计涉及监测方法与应用效果的选择，如振动、SPM(冲击脉冲测量)、声音、声发射、超声波、温度、扭矩、应变、压力、流量和电力监测等内容。振动理论和大量实践表明，当机械内部

3、发生异常时，一般都会以振动变化的形式表现出来，并且每种机械故障都有其特定的振动特征，每种振动变化都相对应着各自噪声的频率和功率的变化，信号波形突变点往往包含反映设备状态的重要信息，通过传感器把这些信息转换为电信号或其他物理量信号，送入信号处理系统中进行处理后，得到反映设备运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测.同时也可以分析出设备的故障。资料表明：离心泵噪声监测可以确定离心泵运行状态多个状态参数，适用于构建工厂内一台或多台关键设备进行运行状态的实时监测与诊断的周期巡检系统（图1）。图1

4、基于声卡的离心泵状态监测系统框图传感变送采集卡（声卡）数据整理与分析显示数据数据存档决策建议报表打印计算机软件仪表系统在实验系统中，首先以离心泵振动与噪声监测为入手点，对于振动噪声监测，可以采用声音传感器，如：高灵敏度驻极体话筒（咪头），直接焊接到音频电缆或屏蔽电缆，音频电缆或屏蔽电缆的另一头焊接到声卡的通用接头即可（图2）。图2声音传感器驻极体话筒（咪头）屏蔽电缆声卡接头平时把采集的各种离心泵在不同工况下的波形、功率谱和频率建立数据库存档。将来在巡检过程中，可将采集的波形、功率谱和声音频率和数

5、据库中的存档内容进行比较，即可获知离心泵是否处于正常工况，若在非正常工况下也能立即知道故障的原因。1．利用PC声卡实现采集数据转换成品数据采集卡虽拥有完整的数据采集电路和与计算机的接口电路，但价格比较昂贵；随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，PC声卡成为了一个优秀的数据采集系统。PC声卡同时具有A/D和D/A转换功能，价格低廉，兼容性好、性能稳定、灵活通用、驱动程序升级方便，并已成为PC机标准配件。新一代的声卡采用PCI总线技术，解决了与系统交换数据的瓶颈问题，能充分发挥DSP芯片的性能；使

6、用DMA(直接内存读取)方式传送数据，CPU占用率极低；一般采用16位的A/D转换精度，比通常12位A/D卡的精度高，对于许多工程应用和科学实验来说性价比已较高了。对于振动噪声监测，传感器将模拟信号接入PC声卡即可。标准声卡上通常有两路Microphone模拟信号输入，两路线路输入模拟信号，在Midi/GamePort接口上也有两路模拟信号输入和八路数字信号输入。输入的振动噪声模拟信号最为简单的接入方式就是通过Microphone模拟信号输入端口（噪声较大）或LineIn端口（噪声较小）接入到声

7、卡，由声卡内部A/D系统完成数据采集与转换。2．噪声数据采集和谱分析进行系统连线后，进行噪声数据采集，用户界面见图3，采集软件可用LabVIEW7.0构建。图3噪声数据采集和谱分析预览部分的用户界面在测声计算机软件中，重点关注各类频率的出现峰值，特别是基频和倍频关系以及各主要频率的振幅，是噪声表征故障的主要方法。3．离心泵的常见故障及噪声表现形式（1）电动机橇座支撑不稳固图谱表现形式：有时频谱图上可能出现主导频率是电动机转速频率的0.5倍频或3倍频的谱线，振幅大于11.2mm/s。这也是松动的特

8、征，需要检查电动机地脚螺栓松紧程度以及地脚、支撑槽钢等是否稳固。（2）两胶带轮偏斜图谱表现形式：电动机和离心泵的两个胶带轮出现偏斜，是出现频次较多的一种故障，主导频率是单根胶带频率的4、6、7、8倍频，频谱图上显示的胶带频率可能比计算的频率稍低，这是受胶带滑差率的影响。有时是某一倍频的胶带频率占主导，或许会伴随一些其它倍频的胶带频率。（3）曲轴轴向窜动量过大图谱表现形式：主要是曲轴转速的4倍频，因此，在泵上测得主导频率是4倍频，并且振幅较大时，往往对应泵曲轴两端轴承轴向间隙过大的故障。这种故障出