Контроль насоса и обнаружение неисправностей

Насосы являются основным оборудованием во многих отраслях промышленности, включая энергетику и химическую промышленность, добычу полезных ископаемых и полезных ископаемых, производство, отопление, кондиционирование воздуха и охлаждение. Центробежные насосы используются для транспортировки текучих сред путем преобразования кинетической энергии вращения в гидродинамическую энергию потока текучей среды. Энергия вращения обычно поступает от двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Текучая среда поступает в рабочее колесо насоса вдоль или вблизи оси вращения и ускоряется рабочим колесом, проходя радиально наружу в диффузор.

Насосы имеют повреждения гидравлических или механических компонентов. Наиболее часто неисправными компонентами являются кольцевые уплотнения скольжения и шарикоподшипники, хотя отказы других компонентов, включая приводной двигатель, лопасти рабочего колеса и подшипники скольжения, также не являются редкостью. В таблице ниже перечислены наиболее распространенные типы отказов.

Доступные датчики

Обычно измеряют следующие сигналы:

Математические модели насосно-трубопроводной системы

Сигнал, $$$$приложенный к ротору радиального центробежного насоса, приводит к скорости λ вращения $$$$и передает увеличение импульса насосной жидкости от входа ротора меньшего радиуса к выходу ротора большего радиуса. Уравнения турбины Эйлера вырабатывают зависимость между перепадом давления $$\mathrm{\Delta p}$$, скоростью $$\lambda$$ и скоростью выпуска жидкости (расход) $$Q$$:

где $${}_{\mathrm{Hth}}\frac{=}{}$$Δpαg - теоретический (идеал; без потерь) напор насоса, измеренный в метрах ${\mathit{и}}_{\mathrm{}}$h1${\mathit{,}}_{\mathrm{}}$h2 - постоянные пропорциональности. При учете конечного числа лопаток рабочего колеса, потерь на трение и ударных потерь из-за нетангенциального потока реальный напор насоса задается:

где ${\mathit{}}_{\mathrm{hnn}}$, ${\mathit{}}_{\mathrm{}\mathit{hnv}}$ и ${\mathit{}}_{\mathrm{hvv}}$ - константы пропорциональности, которые должны рассматриваться как параметры модели. Соответствующий крутящий момент насоса:

Механические части двигателя и насоса вызывают увеличение скорости при приложении крутящего момента в соответствии с:

где $${}_{\mathrm{JP}}$$ - отношение инерции двигателя и насоса, а $${}_{\mathrm{Mf}}$$ - фрикционный крутящий момент, состоящий из фрикционной $${}_{\mathrm{Mf0\; Кулона}}$$и вязкой фрикционной $${}_{\mathrm{}}\mathrm{Mf1\omega }(t$$) согласно:

Насос соединен с трубопроводной системой, которая транспортирует жидкость из нижнего резервуара хранения в верхний. Уравнение баланса импульса дает:

где $${}_{\mathrm{hrr}}$$ - коэффициент сопротивления трубы, $${}_{\mathrm{aF}}\frac{=}{}$$1gA с $$\mathrm{длиной\; трубы}$$l и $$\mathrm{площадью\; поперечного\; сечения}$$А, $${а}_{}$$Hstatic - высота хранилища над насосом.