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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(yùn)行的部件組成的系統(tǒng)的一部分,人們經(jīng)常看到,在尚未確定故障根本原因的情況下,即對故障泵進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(fù)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(hù)人員可能會覺得沒有足夠的時間或資源來進(jìn)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(jìn)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(jī)械故障。

 

劣質(zhì)電源可能會導(dǎo)致泵或電機(jī)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(jī)溫升,縮短電機(jī)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(jī)溫升增加高達(dá)18%。

 

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

 

此外,距離變壓器較遠(yuǎn)處安裝的電壓降和相應(yīng)的電流上升,可能會產(chǎn)生負(fù)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(jī)械或性能問題,以及確定電機(jī)電流或輸入功率偏高的潛在原因,了解泵在其曲線上的運(yùn)行位置至關(guān)重要。泵的運(yùn)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(jìn)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(kuò)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(yuǎn),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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行位置也很有價值。

 

一旦出現(xiàn)低流量指示,則通過運(yùn)行以下檢查表進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行速度低。如果泵尺寸過大,或工作點是基于最大泵站進(jìn)水條件,則其大部分操作可能在減速狀態(tài)下進(jìn)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(yùn)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(yùn)行一小段時間,從而在泵送循環(huán)開始和結(jié)束時對泵進(jìn)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(jī)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(yùn)營安全和節(jié)約,最好要對根本原因進(jìn)行調(diào)查并加以解決。
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