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2022-02-10 18:19

污水處理用泵失效原因分析

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在廢水處理應(yīng)用中,當(dāng)泵停轉(zhuǎn)時,存在一個常見的誤解,即:泵始終是問題的根源。事實上,許多(如果不是大多數(shù)的話)故障都是由于系統(tǒng)對泵的影響、其它外部環(huán)境或操作因素造成的。

 

泵只是由許多影響其運行的部件組成的系統(tǒng)的一部分,人們經(jīng)??吹?,在尚未確定故障根本原因的情況下,即對故障泵進行持續(xù)維修。隨著時間的推移,這樣做不僅會導(dǎo)致代價不菲,還可能會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的狀況。例如,在常見的雙聯(lián)泵站方案中,如果有一臺泵停轉(zhuǎn),就可能引起很大的擔(dān)憂,因為在運行泵站與潛在污水溢流之間僅剩下一臺泵了。

 

由于泵對廢水系統(tǒng)至關(guān)重要,明智的做法是對異?;蚍磸?fù)發(fā)生的故障進行更多的系統(tǒng)故障分析,以發(fā)現(xiàn)并解決對系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響的根源問題。除了推測泵是問題所在之外,操作人員或維護人員可能會覺得沒有足夠的時間或資源來進行深入研究。

 

觸及問題核心所需的成本和時間可能比人們想象的要低,提供原始設(shè)備的優(yōu)秀分銷商、為其提供支持的廠商派出的應(yīng)用工程或服務(wù)人員,也是幫助解決這一問題或提供指導(dǎo)的優(yōu)質(zhì)資源。

 

首先應(yīng)調(diào)查可能伴隨泵故障反復(fù)出現(xiàn)的異常噪音和奇怪的電氣跳閘事件等癥狀。通過檢查關(guān)鍵指標(biāo)并提出正確的問題,就可能對問題進行故障排除,或者至少縮小問題范圍以提出更有針對性的服務(wù)要求。

 

泵故障的根本原因通常分為兩類,即電氣故障或機械故障。

 

劣質(zhì)電源可能會導(dǎo)致泵或電機故障,因此請先讀取電源讀數(shù)。電壓和電流值是否在正常范圍內(nèi),相位之間是否平衡等?

 

電源側(cè)各相之間電壓不平衡,將導(dǎo)致不相稱的高電流不平衡和電機溫升,縮短電機壽命;1%的電壓不平衡,會產(chǎn)生6-10%的電流不平衡,而3%的電壓不平衡,會導(dǎo)致電機溫升增加高達18%。

 

電壓供應(yīng)不平衡可由三相電網(wǎng)上不均勻的單相負載引起,通常出現(xiàn)在住宅單相空調(diào)負載盛行的地區(qū)。

 

此外,距離變壓器較遠處安裝的電壓降和相應(yīng)的電流上升,可能會產(chǎn)生負面影響,使用變頻驅(qū)動器也會產(chǎn)生各種影響因素。請參閱下面關(guān)于VFD的部分。

 

對于機械或性能問題,以及確定電機電流或輸入功率偏高的潛在原因,了解泵在其曲線上的運行位置至關(guān)重要。泵的運行“工作點”是系統(tǒng)曲線與泵曲線的交點。

 

在設(shè)計階段,泵排放管道和壓力干管的系統(tǒng)曲線,通常是依據(jù)一些內(nèi)置的穩(wěn)健原則進行計算。隨著時間的推移,實際系統(tǒng)曲線可能會因以下因素而發(fā)生變化:管道中的沉積物堆積、管道高點處的空氣卷吸、管壁上的結(jié)垢等。

 

較老的泵站可能已經(jīng)根據(jù)預(yù)期的未來增加的容量確定尺寸,這一擴容可能已經(jīng)實現(xiàn),也可能尚未實現(xiàn)。不幸的是,根據(jù)原始系統(tǒng)曲線和設(shè)計泵工作點,來為舊電站選擇新改裝設(shè)備的情況卻并不罕見,實際上,這可能與實際情況相差甚遠,導(dǎo)致泵的尺寸不正確。

 

流量計讀數(shù)(如適用)對于確定系統(tǒng)中泵的實際流量最為理想,還能繪制出泵和實際系統(tǒng)曲線,顯示泵運行的位置,與設(shè)計條件相對照。如果流量計不可用,可使用壓降測試確定泵的流速。

 

通過首先計算集水坑容積,作為集水坑水位的函數(shù),然后記錄在兩個特定集水坑水位(流入)之間填充集水坑所需的時間量,來執(zhí)行水位下降測試。然后,在集水坑充滿后,記錄泵送至特定高程的時間。

 

通常首選在較小范圍(1至2’)內(nèi)進行測量,因為較短的持續(xù)時間通??纱_保流入保持一定的恒定性。應(yīng)用公式:[泵流量=加侖/分鐘流入+加侖/分鐘泵下降],可提供合理的泵流量測量。

 

在許多故障情況下,泵未在規(guī)范范圍內(nèi)運行,因此確定實際泵流量可提供對泵健康狀況的了解,并可提供問題線索,例如泵偏離其曲線或超出規(guī)定的可接受運行范圍(AOR),其中可能發(fā)生再循環(huán)氣穴和(或)過度振動。從排放管線上的壓力計測量的壓力值被校正回泵排放高程,對于確定泵的運行位置也很有價值。

 

一旦出現(xiàn)低流量指示,則通過運行以下檢查表進行深入挖掘:

  • 泵的壓頭是否高于最初設(shè)計的壓頭?
  • 止回閥是否未完全打開?
  • 是否由于凈正吸入壓頭(NPSHA)不足而產(chǎn)生氣穴(低壓條件下,液體在泵葉輪孔眼處變成蒸汽)?
  • 與泵要求相比,現(xiàn)場是否有足夠的NPSHA?
  • 葉輪是否出現(xiàn)過早磨損?
  • 管道是否堵塞?
  • 集水坑中的層疊流是否產(chǎn)生空氣卷吸?
  • 測得的流量和壓力是否符合泵曲線?如果不符合,則查找未預(yù)料到的入口損失。
 
如果已經(jīng)檢查了上面的基礎(chǔ)條目,但是仍未能鎖定一個明確的問題,那就可以考慮診斷測試。一個全方位服務(wù)的測試機構(gòu)可將測量電能質(zhì)量的設(shè)備帶到現(xiàn)場,并通過執(zhí)行振動測試和其它測試來深入挖掘機械問題。
 
變頻驅(qū)動器(VFD)很受歡迎,因為它們通過速度調(diào)節(jié)改變泵曲線來實現(xiàn)一系列流量,以軟啟動方式實現(xiàn)更柔和的爬升,避免高初始電機瞬間起峰電流。然而,VFD自身存在一系列問題,可能導(dǎo)致泵的故障。
 
常見的VFD相關(guān)問題包括運行速度低。如果泵尺寸過大,或工作點是基于最大泵站進水條件,則其大部分操作可能在減速狀態(tài)下進行。
 
在這些情況下,設(shè)定最小速度設(shè)置至關(guān)重要,以此確保通過管道系統(tǒng)的流速足夠高,以防止沉積物沉淀,并產(chǎn)生足夠的壓力以克服靜壓頭。如果廢水因碎布或黏性材料而嚴(yán)重粘稠,低速運行可能導(dǎo)致在葉輪孔眼內(nèi)形成碎布球或污垢,從而引發(fā)許多問題。
 
在這種情況下,在啟動和關(guān)閉時,考慮將泵轉(zhuǎn)速調(diào)至全速運行一小段時間,從而在泵送循環(huán)開始和結(jié)束時對泵進行“沖洗”。
 
使用VFD時,電纜長度、電纜尺寸和VFD類型等幾個因素可能導(dǎo)致尖峰或諧波形式的電壓畸變,損壞電機定子或?qū)е鹿材k妷汉洼S電壓,從而產(chǎn)生軸承電流。軸承電流會產(chǎn)生熱量并并使軸承潤滑脂和座圈退化,這很可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障。在這種情況下,可能需要正弦波濾波器或dV/dT濾波器。
 
泵系統(tǒng)、操作、環(huán)境等許多方面的因素都可能導(dǎo)致廢水應(yīng)用中的泵故障,因此,在未深入挖掘問題根源的情況下修復(fù)重復(fù)故障,是一種不合標(biāo)準(zhǔn)的方法。為了實現(xiàn)長期運營安全和節(jié)約,最好要對根本原因進行調(diào)查并加以解決。
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