問(wèn)渠哪得清如許，為有源頭活水來(lái)。
在幾乎每一個(gè)人口眾多的城市，每天，來(lái)自周邊河道與管網(wǎng)中的水如同人體血液一般，維系著這個(gè)城市的生命。同樣地，這期間產(chǎn)生的污水需要被及時(shí)凈化處理，才能確保生命之源的潔凈與安心。吃污吐凈，正是現(xiàn)代污水處理工廠的重任所在。
在整個(gè)水處理過(guò)程中，從遍布于城市的污水集污泵站到污水集中處理設(shè)施，作為動(dòng)力輸送的關(guān)鍵設(shè)備——水泵，可謂重任中的關(guān)鍵“擔(dān)當(dāng)”。
然而，如何保障泵站連續(xù)、穩(wěn)定、可靠而高效地運(yùn)行，一直是城市一線水務(wù)集團(tuán)感到困擾的難題。而這類設(shè)備一旦因故障造成非計(jì)劃停機(jī)，會(huì)帶來(lái)一定的損失，還會(huì)影響城市的環(huán)境和供水。
目前，泵站的主要設(shè)備——潛水泵一般位于水井的深處，無(wú)論是將泵提升出來(lái)檢測(cè)，或者人潛入水中進(jìn)行故障排查，顯然耗費(fèi)大量人力物力，且對(duì)人的考驗(yàn)巨大。因此，如果采用傳統(tǒng)的點(diǎn)檢方式，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不能及時(shí)獲取潛水泵中的故障信息。
如今，通過(guò)ifm基于設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案，在泵堵塞需維護(hù)前便可進(jìn)行預(yù)測(cè)報(bào)警，提醒用戶及時(shí)采取行動(dòng)，避免費(fèi)時(shí)費(fèi)力的水下維修，大大提升了維護(hù)效率，降低了運(yùn)維成本。
下面讓我們走進(jìn)一個(gè)發(fā)生在澳大利亞阿德萊德(Adelaide)的實(shí)際應(yīng)用案例。
打開其中水井的一半，不太友好的氣味撲鼻而來(lái)，潛水泵就位于雙導(dǎo)軌的底部。
通常，一個(gè)水井中有兩個(gè)潛水泵，大一些的水井也會(huì)有3-4個(gè)泵。這些井從周邊地區(qū)收集污水，然后泵入污水總管，水管將污水輸送到污水處理廠。
簡(jiǎn)單方便，了然于心
我們需要通過(guò)簡(jiǎn)單的鉆孔，將振動(dòng)傳感器裝到泵的外殼上，然后接入泵殼進(jìn)行連接。配備高IP防護(hù)等級(jí)的加速度計(jì)，通過(guò)LR SMARTOBSERVER軟件及振動(dòng)檢測(cè)類產(chǎn)品的配合，進(jìn)行無(wú)線連接的數(shù)據(jù)加載。
振動(dòng)監(jiān)測(cè)，防患未然
接下來(lái)，便進(jìn)入潛水泵的振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)了。
如圖，我們可以看到有一個(gè)高峰值，這也是我們需要立即找出的問(wèn)題所在。
第一個(gè)加速度檢測(cè)峰值a_Peak近10G，第二個(gè)高達(dá)50G!
同樣的故障在加速度有效值a_RMS也展示了極高的損壞等級(jí)。由于阻塞無(wú)法消除，導(dǎo)致趨勢(shì)不斷惡化。
這是一個(gè)非常活躍的水井，由2020年3-7月這4個(gè)月以來(lái)，潛水泵振幅多次超過(guò)設(shè)定值，且觸發(fā)警報(bào)，如圖是其中一個(gè)泵的峰值。
LR SMARTOBSERVER軟件將會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)并告知警報(bào)狀態(tài)、時(shí)刻及嚴(yán)重性，也會(huì)如上圖一般通過(guò)電子郵件方式讓用戶一目了然。
另外，頻譜信號(hào)可以定時(shí)或故障發(fā)生時(shí)記錄并保存下來(lái)，還可以導(dǎo)出到其他應(yīng)用程序進(jìn)行分析，用于對(duì)損害原因的后期分析提供大數(shù)據(jù)來(lái)源。
總之，ifm LR SMARTOBSERVER軟件作為可實(shí)時(shí)了解工廠設(shè)備狀態(tài)的途徑，簡(jiǎn)易又高效。當(dāng)然，不單單是監(jiān)測(cè)潛水泵部件，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)、風(fēng)扇、壓縮機(jī)、液壓動(dòng)力機(jī)組等昂貴且關(guān)鍵部件。此外，該軟件不僅可以顯示振動(dòng)狀態(tài)，還可以監(jiān)測(cè)并顯示壓力、流量、溫度等數(shù)據(jù)，并檢測(cè)其狀態(tài)、趨勢(shì)及實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)警。
經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，泵已被一條毛巾堵住，當(dāng)移除堵塞物后，狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯示正常，從而解除了此次“危機(jī)”。
這次水處理行業(yè)泵站的案例中主要應(yīng)用了ifm的智能振動(dòng)分析單元及加速度計(jì)兩款硬核產(chǎn)品，下面讓我們走近它們進(jìn)行深一步的了解。
智能振動(dòng)分析單元VSE15x系列
通信接口：以太網(wǎng)，支持Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT、Modbus TCP等多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議
工作電壓：DC 24 V±20%
電流損耗：200 mA
可接4個(gè)振動(dòng)傳感器(MEMS或IEPE)
信號(hào)類型：MEMS 0-10 mA, IEPE
分辨率：16 bit
采樣率：100 kSamples
頻率范圍：0-12000Hz
多達(dá)24個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象(由80個(gè)特征頻率組成)
全方位多樣化監(jiān)控
ISO 10816 2/10-1000Hz標(biāo)準(zhǔn)，速度有效值v_RMS
加速度有效值a_RMS，加速度峰值a_Peek
特定頻率監(jiān)控：不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、軸彎曲、軸承、齒輪嚙合、氣蝕等
內(nèi)部的歷史記憶功能(帶時(shí)鐘)
內(nèi)置FFT/H-FFT算法
2 x 靜態(tài)輸入 0/4...20 mA 或脈沖24 V (負(fù)載和轉(zhuǎn)速)
2 x 數(shù)字報(bào)警信號(hào)(PNP 100 mA) 或1 x 數(shù)字報(bào)警信號(hào)+ 1 x 模擬輸出0/4...20 mA / 0...10 V
溫度范圍：0-60 ℃
防護(hù)等級(jí)：IP 20
加速度計(jì)VSA系列
測(cè)量原理：MEMS，微機(jī)電子系統(tǒng)
工作電壓：7.2～10.8 DC; (cULus: 9 V DC，由VSE提供)
電流損耗：< 15 mA
輸出：0～10 mA
測(cè)量范圍：-25～25 g
頻率范圍：0～10000 Hz
靈敏度 ：142 μA/g
線性偏差：0.2 %
安裝方式：M5 螺釘
環(huán)境溫度：-25～125 ℃
防護(hù)等級(jí)：IP 67/ IP 68
傳統(tǒng)振動(dòng)分析系統(tǒng)由加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)組成，系統(tǒng)復(fù)雜，要求用戶具備專業(yè)的振動(dòng)分析技能，對(duì)操作人員有較高的要求，導(dǎo)致很難大范圍推廣。
ifm創(chuàng)新地研發(fā)出集數(shù)據(jù)采集與分析處理為一體的智能振動(dòng)分析單元，將傳統(tǒng)在計(jì)算機(jī)進(jìn)行的振動(dòng)分析方法，如時(shí)域分析、頻譜分析(FFT和H-FFT)等算法集成至數(shù)據(jù)采集單元，形成邊緣計(jì)算控制器。智能振動(dòng)分析單元經(jīng)過(guò)前期配置后，可以自動(dòng)分析，智能診斷，簡(jiǎn)單易用，用戶無(wú)需專業(yè)振動(dòng)分析技能即可處理各種復(fù)雜應(yīng)用。
基于邊緣計(jì)算的智能振動(dòng)分析系統(tǒng)
振動(dòng)監(jiān)測(cè)作為機(jī)械類故障最有效的檢測(cè)技術(shù)，可有效解決泵機(jī)組的以下問(wèn)題：
不平衡
對(duì)齊問(wèn)題
機(jī)械松動(dòng)
滾動(dòng)軸承
葉輪頻率
液體湍流
氣蝕
……
通過(guò)采用ifm基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案，可以獲得如下受益：
降低成本
基于設(shè)備狀態(tài)，在需要時(shí)進(jìn)行維護(hù)，而非以固定間隔進(jìn)行維護(hù)，可對(duì)部件更換進(jìn)行提前計(jì)劃
避免計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間
及時(shí)檢測(cè)污染導(dǎo)致的氣蝕、電機(jī)故障、軸裝配誤差、失衡振動(dòng)或空轉(zhuǎn)
流程優(yōu)化
數(shù)據(jù)采集和分析，按需進(jìn)行清潔
獨(dú)立于IT部門進(jìn)行實(shí)施
從傳感器到評(píng)估和基于網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用套件，可擴(kuò)展至其他應(yīng)用和/或ERP系統(tǒng)
隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能化的浪潮，預(yù)測(cè)性維護(hù)正在應(yīng)用于像水處理這樣越來(lái)越多的基礎(chǔ)設(shè)施中，以直接且有效的方式，讓未來(lái)更美好!
