回顾(1999年9月):泵实验室正在增加对泵行为的理解

激烈的竞争给我们的许多客户带来了巨大的成本削减压力。对于石油、天然气和电力行业来说尤其如此，这些行业的经济状况迫使公司提高现有设施的商业回报，否则将面临不得不关闭这些设施的前景。对涡轮机械的管理工作——曾经是机械保护和管理工作的主要重点——已经让位于针对不那么关键的滚动轴承(REB)机械的强化计划。

本特内华达被公认为提供保护和管理流体膜轴承涡轮机械解决方案的行业领导者。然而，本特内华达也已经成功地管理较小的滚动轴承机械多年。事实上，我们的机器诊断和机器管理服务组织定期帮助我们的客户管理这类机器。此外，我们有一个内部泵实验室，以进一步了解泵的行为。

由于行业不断变化的需求，本特利内华达公司于1998年4月启动了一个项目，建立了一个泵实验室，并开始对泵、泵系统的行为和低成本状态监测解决方案进行内部研究。本研究的主要目的是确定管理滚动轴承机械，特别是泵的最有效措施。我们的研究是基于可靠的工程原理，而不是经验法则，或者是基于进行可靠的套管地震振动测量的假设。

第二个目标是为我们的机械管理服务工程师提供研究支持。在日常工作中，这些工程师遇到并解决泵和其他滚动元件轴承机械问题。这包括与oem和最终用户的合作。不幸的是，植物环境为调查和理解某些类型的问题提供了有限的灵活性。然而，共同的努力使我们能够在现场验证我们在实验室中发现的东西。泵实验室正在帮助我们了解基本的工程原理，并开发具有成本效益的机械管理解决方案。

图1显示了在泵实验室中安装、测量和测试的第一台泵。该泵为4x3x7.5单蜗壳，悬垂设计，带有5叶片封闭叶轮，由7.5马力电机驱动。最佳效率点(BEP)为14.5米(47.5英尺)@ 21升/秒(330 gpm)，转速为1770 rpm。叶轮和轴由两个滚动轴承支承，并通过相当软的联轴器与电机耦合。电机可以直接从480 V和60 Hz的电源线驱动或从480 V变频驱动器驱动。

泵回路由一个6000升(1600加仑)的水箱提供水。水箱的水位通常高于泵入口2米(6.5英尺)。水通过152毫米(6英寸)的歧管供应到三个泵基座。两个基座可以支持40马力的泵安装，第三个基座可以支持20马力的泵。该回路可支持高达50升/秒(800 gpm)的泵送速率。泵可以并联、串联或串并联连接。

为了提供泵的性能和状态的可视性，泵安装了17个传感器。传感器位置如图2和表1所示。

当泵回路于1998年9月投入使用时，第一次测试是验证制造商的水头曲线数据。这确保了循环设计不会导致泵在其设计参数之外运行。该测试还重现了泵的NPSHr(所需净正吸压头)曲线。这些测试结果与所述制造商的数据相当吻合(图3)。在测试期间，从所有泵和过程传感器收集了基线数据。

接下来的测试是降低NPSHa(可用净正吸头)，并观察空化和减少流量条件下基线数据的变化。根据水力协会标准的定义，空化发生的条件是在恒定流量下运行时，水头下降3% (NPSHa)，没有进口或排放节流。这些条件是通过创建一个封闭的泵系统，以固定的流量运行，然后通过在回路上抽真空来降低封闭系统的进口压力来实现的。

第一个观察结果是，当空化发生时，泵的可听频率没有变化。我们希望听到“泵里有弹珠”的声音。然而，由于NPSHa降低，没有声音指示。根据《泵手册》[1]，“在泵吸口内和周围出现稳定的噼啪声表明存在空化现象。伴随着高强度撞击的随机噼啪声表明吸入再循环，而不是由于NPSH不足造成的空化。”泵手册还提到，由于再循环的噪音更大。这一信息证实了我们的观察。

我们对离心泵性能的研究包括测量振动、轴承温度、润滑条件和工艺参数。这些测量是在电机和泵的不同位置进行的，以识别和关联特定的操作，振动和过程条件。这使我们能够评估用于机械保护和机械诊断目的的不同测量(包括动态功率)、传感器和测量位置的有效性。

正如预期的那样，最直接的测量提供了最强烈的信号和最清晰的泵运行状况图像。动态压力、直接井筒位移和REBAM等测量数据提供了清晰、低噪声的信号，而套管加速度和声学麦克风等间接测量数据通常更难以解释。综合起来，就能很好地了解泵的运行情况。我们面临的挑战是确定给定机器和操作环境的最佳实践，以提供有效的机器管理。

1.泵手册，第二版，Karassik, Krutzsch, Fraser, Messina, McGraw Hill, 1986。