摘要：離心泵的維護與維修目前基本仍然采用經(jīng)驗判斷和大修機制，泵機的運行狀態(tài)沒有具體的衡量標準，所以形成“只可意會，不可言傳”的困境。針對此結合全息譜理論，提出利用全息譜分析技術，實現(xiàn)離心泵的運行狀態(tài)量化，實現(xiàn)泵機在診斷的基礎上進行預知維護維修。
關鍵詞：離心泵；全息譜理論；泵機維護維修；泵機運行狀態(tài)
0 引言
在管道輸送中，保證泵機的良好運行狀態(tài)是生產(chǎn)運行的需要，更是安全運行的需要，但在我國，目前泵機的運行狀態(tài)仍然停留在靠“聽”、“摸”等人體感官感知加經(jīng)驗判斷的方法，用一句話來概括：識別的標準在模糊狀態(tài)中，可操作性不強。加之人的個體差異，在實際泵機維護中，形成“只可意會，不可言傳”的泵機維護維修困境，已經(jīng)不能滿足實際的工程需要，往往輕則會影響生產(chǎn)，重則帶來生產(chǎn)安全事故。
1 泵機運行狀態(tài)的本質(zhì)
在目前的泵機維護維修中“聽其音，知其病”是最典型、最概況的總結，也是泵機運行的本質(zhì)反映，因為，泵機運行的本質(zhì)是振動，這一點可以從泵機結構及運行中的受力分析得到證明，所以抓住泵機的振動特征，也就抓住了泵機運行的本質(zhì)問題。
將泵機的振動通過傳感器采集，便可以以信號處理的方法進行分析，進而可以以數(shù)字來量化泵機的運行狀態(tài)，將模糊的泵機運行狀態(tài)數(shù)量化，可以形成識別和判別的“度”。
2 機械故障診斷的全息譜理論
全息譜理論由我國已故工程院院士屈梁生教授于20世紀80年代提出，之后的工程實踐中，全息譜理論經(jīng)受了實踐的考驗，解決了許多工程中的難題，同時自身也得到了較為完備的發(fā)展，已經(jīng)成為機械故障檢測和診斷的有力工具。
2．1 全息譜理論簡介
2．1．1 全息譜理論的振動傳感器安裝
全息譜理論振動傳感器采用正交安裝的方法，具體如圖1。
從向量的正交分解原理可知道，圖1的傳感器安裝，可實現(xiàn)機械部件振動信息的全面采集，真正得到了振動的全面信息。
2．1．2 基于全息譜理論的分析技術
X、Y傳感器所測量的信號為同源信息(同一軸承軸承的不同方位信息)，以此為基礎，可以進行如圖2的分析。
從圖2可以看出，全息譜分析技術在常規(guī)的時域分析、頻域分析和趨勢分析的基礎上增加了全息譜(二維和三維)、全息瀑布圖、軸心軌跡分析以及時一頻域分析，全面以數(shù)量分析了軸承的啟動與運行信息，實現(xiàn)了“度”的數(shù)量化。與Bently的全頻譜相比，具有明顯的故障分辨優(yōu)勢。
2．1．3 全息譜理論應用的現(xiàn)狀
全息譜的工程應用得到的一系列經(jīng)過實踐檢驗的結論，諸如：轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)子不對中、油膜渦動、油膜振蕩、密封和間隙動力失穩(wěn)、旋轉(zhuǎn)分離、轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)聯(lián)接松動、轉(zhuǎn)子與靜止件摩擦、轉(zhuǎn)軸橫向裂紋、喘振、轉(zhuǎn)子過盈配合件過盈不足等問題在全息譜分析中的數(shù)量度量特征，為全息譜的工程應用提供了形象的數(shù)據(jù)依據(jù)。
目前國內(nèi)全息譜的應用主要集中在大型的旋轉(zhuǎn)機械，小型旋轉(zhuǎn)機械的應用尚沒有推廣，如離心泵的狀態(tài)檢測與故障診斷。但是，管道運輸中離心泵被廣泛使用，其運行狀態(tài)關系輸油的生產(chǎn)運行，更決定著管道運行的安全，也是目前輸油泵維護維修的一大難題。
3 全息譜對泵機狀態(tài)的識別可行性
信號分析理論和方法現(xiàn)在發(fā)展得已經(jīng)相當成熟，傅里葉(Fourier)分析、小波(Wavelet)分析等已被廣泛應用，同時，傳感器技術、計算機技術及其相關計算軟件的發(fā)展，使泵機運行狀態(tài)的量化變得易于實現(xiàn)。在實踐中，以Matlab為分析平臺，以傳感器采集數(shù)據(jù)為基準，實現(xiàn)泵機的全息譜理論分析度量是完全可行的。
3．1 Matlab程序?qū)崿F(xiàn)分析
依據(jù)文獻，以全息譜理論分析方法為依據(jù)，編制Matlab程序，將傳感器采集的數(shù)據(jù)導入程序，可得到檢測被檢測泵機的量化參數(shù)，具體如下例。
3．2 實例
某一輸油泵軸承經(jīng)電渦流傳感器測得X、Y方向的時域波形如圖3所示，傅里葉分析得到頻譜如圖4所示，二維全息譜圖如圖5所示，二維全息譜的響應參數(shù)如圖6所示，軸心軌跡如圖7所示。
圖3～圖7，已經(jīng)將泵機的運行狀態(tài)以數(shù)量的形式描述清楚且具體，實現(xiàn)了運行狀態(tài)的量化，結合泵機的轉(zhuǎn)速2 197 r／min，應用全息譜理論，高次諧波，低次諧波組合諧波出現(xiàn)，軸心軌跡紊亂，是典型的動靜部件碰磨特征，實際的檢修也證明了這一點。反過來講，在軸承的運行中，運行狀態(tài)的變化不是突變的，而是逐漸過程。在實際中只要定期檢測軸承的運行狀況，以全息譜理論來分析和量化泵機的運行實際狀況，可以將泵機的運行狀態(tài)以具體的數(shù)量來度量，徹底改變泵機維護中“只可意會，不可言傳”的經(jīng)驗維護，而且在培養(yǎng)維護維修人員時做到了有據(jù)可依，可以更快地培養(yǎng)高素質(zhì)維護維修技術人員。重要的是：如果在實際中能做到泵機狀態(tài)的量化，可以改變現(xiàn)行的泵機定期大修的傳統(tǒng)機制，做到診斷下的預知維修，這一點在生產(chǎn)運行中可以大幅度降低大修成本，更重要的是可以預防安全事故的發(fā)生，如此其意義就重大了。
4 結論
計算機技術、傳感器技術為全息譜理論的應用提供了技術和物質(zhì)保障，從工程應用看全息譜理論經(jīng)得起實踐的檢驗，將其診斷功能用在離心泵的狀態(tài)量化與識別上，可以實現(xiàn)離心泵機的預知維護維修，徹底改變傳統(tǒng)的經(jīng)驗做法，可創(chuàng)造切實的經(jīng)濟效益和安全效益。
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