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设备管理与维护

上善若水,复返自然∣ifm助力水处理行业泵站设备的预测性维护

  2020年09月01日  

  问渠哪得清如许,为有源头活水来。

  在几乎每一个人口众多的城市,每天,来自周边河道与管网中的水如同人体血液一般,维系着这个城市的生命。同样地,这期间产生的污水需要被及时净化处理,才能确保生命之源的洁净与安心。吃污吐净,正是现代污水处理工厂的重任所在。

  在整个水处理过程中,从遍布于城市的污水集污泵站到污水集中处理设施,作为动力输送的关键设备——水泵,可谓重任中的关键“担当”。

  然而,如何保障泵站连续、稳定、可靠而高效地运行,一直是城市一线水务集团感到困扰的难题。而这类设备一旦因故障造成非计划停机,会带来一定的损失,还会影响城市的环境和供水。

  目前,泵站的主要设备——潜水泵一般位于水井的深处,无论是将泵提升出来检测,或者人潜入水中进行故障排查,显然耗费大量人力物力,且对人的考验巨大。因此,如果采用传统的点检方式,不但费时费力,且不能及时获取潜水泵中的故障信息。

  如今,通过ifm基于设备状态的实时监测方案,在泵堵塞需维护前便可进行预测报警,提醒用户及时采取行动,避免费时费力的水下维修,大大提升了维护效率,降低了运维成本。

  下面让我们走进一个发生在澳大利亚阿德莱德(Adelaide)的实际应用案例。

  打开其中水井的一半,不太友好的气味扑鼻而来,潜水泵就位于双导轨的底部。

  通常,一个水井中有两个潜水泵,大一些的水井也会有3-4个泵。这些井从周边地区收集污水,然后泵入污水总管,水管将污水输送到污水处理厂。

简单方便,了然于心

  我们需要通过简单的钻孔,将振动传感器装到泵的外壳上,然后接入泵壳进行连接。配备高IP防护等级的加速度计,通过LR SMARTOBSERVER软件及振动检测类产品的配合,进行无线连接的数据加载。

振动监测,防患未然

  接下来,便进入潜水泵的振动状态监测环节了。

  如图,我们可以看到有一个高峰值,这也是我们需要立即找出的问题所在。

  第一个加速度检测峰值a_Peak近10G,第二个高达50G!

  同样的故障在加速度有效值a_RMS也展示了极高的损坏等级。由于阻塞无法消除,导致趋势不断恶化。

  这是一个非常活跃的水井,由2020年3-7月这4个月以来,潜水泵振幅多次超过设定值,且触发警报,如图是其中一个泵的峰值。

  LR SMARTOBSERVER软件将会实时监测设备状态并告知警报状态、时刻及严重性,也会如上图一般通过电子邮件方式让用户一目了然。

  另外,频谱信号可以定时或故障发生时记录并保存下来,还可以导出到其他应用程序进行分析,用于对损害原因的后期分析提供大数据来源。

  总之,ifm LR SMARTOBSERVER软件作为可实时了解工厂设备状态的途径,简易又高效。当然,不单单是监测潜水泵部件,还可以实时监测电机、风扇、压缩机、液压动力机组等昂贵且关键部件。此外,该软件不仅可以显示振动状态,还可以监测并显示压力、流量、温度等数据,并检测其状态、趋势及实现预报警。

  经排查发现,泵已被一条毛巾堵住,当移除堵塞物后,状态监测显示正常,从而解除了此次“危机”。

  这次水处理行业泵站的案例中主要应用了ifm的智能振动分析单元及加速度计两款硬核产品,下面让我们走近它们进行深一步的了解。

智能振动分析单元VSE15x系列

  通信接口:以太网,支持Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT、Modbus TCP等多种现场总线协议

  工作电压:DC 24 V±20%

  电流损耗:200 mA

  可接4个振动传感器(MEMS或IEPE)

  信号类型:MEMS 0-10 mA, IEPE

  分辨率:16 bit

  采样率:100 kSamples

  频率范围:0-12000Hz

  多达24个监测对象(由80个特征频率组成)

  全方位多样化监控

  ISO 10816 2/10-1000Hz标准,速度有效值v_RMS

  加速度有效值a_RMS,加速度峰值a_Peek

  特定频率监控:不平衡、不对中、松动、轴弯曲、轴承、齿轮啮合、气蚀等

  内部的历史记忆功能(带时钟)

  内置FFT/H-FFT算法

  2 x 静态输入 0/4...20 mA 或脉冲24 V (负载和转速)

  2 x 数字报警信号(PNP 100 mA) 或1 x 数字报警信号+ 1 x 模拟输出0/4...20 mA / 0...10 V

  温度范围:0-60 ℃

  防护等级:IP 20

加速度计VSA系列

  测量原理:MEMS,微机电子系统

  工作电压:7.2~10.8 DC; (cULus: 9 V DC,由VSE提供)

  电流损耗:< 15 mA

  输出:0~10 mA

  测量范围:-25~25 g

  频率范围:0~10000 Hz

  灵敏度 :142 µA/g

  线性偏差:0.2 %

  安装方式:M5 螺钉

  环境温度:-25~125 ℃

  防护等级:IP 67/ IP 68

  传统振动分析系统由加速度计、数据采集单元和数据分析处理计算机组成,系统复杂,要求用户具备专业的振动分析技能,对操作人员有较高的要求,导致很难大范围推广。

  ifm创新地研发出集数据采集与分析处理为一体的智能振动分析单元,将传统在计算机进行的振动分析方法,如时域分析、频谱分析(FFT和H-FFT)等算法集成至数据采集单元,形成边缘计算控制器。智能振动分析单元经过前期配置后,可以自动分析,智能诊断,简单易用,用户无需专业振动分析技能即可处理各种复杂应用。

基于边缘计算的智能振动分析系统

  振动监测作为机械类故障最有效的检测技术,可有效解决泵机组的以下问题:

  不平衡

  对齐问题

  机械松动

  滚动轴承

  叶轮频率

  液体湍流

  气蚀

  ……

  通过采用ifm基于状态监测的预测性维护解决方案,可以获得如下受益:

  降低成本

  基于设备状态,在需要时进行维护,而非以固定间隔进行维护,可对部件更换进行提前计划

  避免计划外停机时间

  及时检测污染导致的气蚀、电机故障、轴装配误差、失衡振动或空转

  流程优化

  数据采集和分析,按需进行清洁

  独立于IT部门进行实施

  从传感器到评估和基于网络分析的应用套件,可扩展至其他应用和/或ERP系统

  随着大数据、物联网和智能化的浪潮,预测性维护正在应用于像水处理这样越来越多的基础设施中,以直接且有效的方式,让未来更美好!

标签:ifm 水处理行业我要反馈
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