汙水處理用泵失效原因分析

在廢水處理應用中，當泵停轉時，存在一個常見的誤解，即：泵始終是問題的根源。事實上，許多（如果不是大多數的話）故障都是由於系統對泵的影響、其它外部環境或操作因素造成的。

泵只是由許多影響其執行的部件組成的系統的一部分，人們經常看到，在尚未確定故障根本原因的情況下，即對故障泵進行持續維修。隨著時間的推移，這樣做不僅會導致代價不菲，還可能會出現比較嚴重的狀況。例如，在常見的雙聯泵站方案中，如果有一臺泵停轉，就可能引起很大的擔憂，因為在執行泵站與潛在汙水溢流之間僅剩下一臺泵了。

由於泵對廢水系統至關重要，明智的做法是對異常或反覆發生的故障進行更多的系統故障分析，以發現並解決對系統產生負面影響的根源問題。除了推測泵是問題所在之外，操作人員或維護人員可能會覺得沒有足夠的時間或資源來進行深入研究。

觸及問題核心所需的成本和時間可能比人們想象的要低，提供原始裝置的優秀分銷商、為其提供支援的廠商派出的應用工程或服務人員，也是幫助解決這一問題或提供指導的優質資源。

首先應調查可能伴隨泵故障反覆出現的異常噪音和奇怪的電氣跳閘事件等症狀。透過檢查關鍵指標並提出正確的問題，就可能對問題進行故障排除，或者至少縮小問題範圍以提出更有針對性的服務要求。

泵故障的根本原因通常分為兩類，即電氣故障或機械故障。

劣質電源可能會導致泵或電機故障，因此請先讀取電源讀數。電壓和電流值是否在正常範圍內，相位之間是否平衡等？

電源側各相之間電壓不平衡，將導致不相稱的高電流不平衡和電機溫升，縮短電機壽命；1%的電壓不平衡，會產生6-10%的電流不平衡，而3%的電壓不平衡，會導致電機溫升增加高達18%。

電壓供應不平衡可由三相電網上不均勻的單相負載引起，通常出現在住宅單相空調負載盛行的地區。

此外，距離變壓器較遠處安裝的電壓降和相應的電流上升，可能會產生負面影響，使用變頻驅動器也會產生各種影響因素。請參閱下面關於VFD的部分。

對於機械或效能問題，以及確定電機電流或輸入功率偏高的潛在原因，瞭解泵在其曲線上的執行位置至關重要。泵的執行“工作點”是系統曲線與泵曲線的交點。

在設計階段，泵排放管道和壓力幹管的系統曲線，通常是依據一些內建的穩健原則進行計算。隨著時間的推移，實際系統曲線可能會因以下因素而發生變化：管道中的沉積物堆積、管道高點處的空氣卷吸、管壁上的結垢等。

較老的泵站可能已經根據預期的未來增加的容量確定尺寸，這一擴容可能已經實現，也可能尚未實現。不幸的是，根據原始系統曲線和設計泵工作點，來為舊電站選擇新改裝裝置的情況卻並不罕見，實際上，這可能與實際情況相差甚遠，導致泵的尺寸不正確。

流量計讀數（如適用）對於確定系統中泵的實際流量最為理想，還能繪製出泵和實際系統曲線，顯示泵執行的位置，與設計條件相對照。如果流量計不可用，可使用壓降測試確定泵的流速。

透過首先計算集水坑容積，作為集水坑水位的函式，然後記錄在兩個特定集水坑水位（流入）之間填充集水坑所需的時間量，來執行水位下降測試。然後，在集水坑充滿後，記錄泵送至特定高程的時間。

通常首選在較小範圍（1至2’）內進行測量，因為較短的持續時間通常可確保流入保持一定的恆定性。應用公式：［泵流量=加侖/分鐘流入+加侖/分鐘泵下降］，可提供合理的泵流量測量。

在許多故障情況下，泵未在規範範圍內執行，因此確定實際泵流量可提供對泵健康狀況的瞭解，並可提供問題線索，例如泵偏離其曲線或超出規定的可接受執行範圍（AOR），其中可能發生再迴圈氣穴和（或）過度振動。從排放管線上的壓力計測量的壓力值被校正回泵排放高程，對於確定泵的執行位置也很有價值。

一旦出現低流量指示，則透過執行以下檢查表進行深入挖掘：

泵的壓頭是否高於最初設計的壓頭？

止回閥是否未完全開啟？

是否由於淨正吸入壓頭（NPSHA）不足而產生氣穴（低壓條件下，液體在泵葉輪孔眼處變成蒸汽）？

與泵要求相比，現場是否有足夠的NPSHA？

葉輪是否出現過早磨損？

管道是否堵塞？

集水坑中的層疊流是否產生空氣卷吸？

測得的流量和壓力是否符合泵曲線？如果不符合，則查詢未預料到的入口損失。

如果已經檢查了上面的基礎條目，但是仍未能鎖定一個明確的問題，那就可以考慮診斷測試。一個全方位服務的測試機構可將測量電能質量的裝置帶到現場，並透過執行振動測試和其它測試來深入挖掘機械問題。

變頻驅動器（VFD）很受歡迎，因為它們透過速度調節改變泵曲線來實現一系列流量，以軟啟動方式實現更柔和的爬升，避免高初始電機瞬間起峰電流。然而，VFD自身存在一系列問題，可能導致泵的故障。

常見的VFD相關問題包括執行速度低。如果泵尺寸過大，或工作點是基於最大泵站進水條件，則其大部分操作可能在減速狀態下進行。

在這些情況下，設定最小速度設定至關重要，以此確保透過管道系統的流速足夠高，以防止沉積物沉澱，併產生足夠的壓力以克服靜壓頭。如果廢水因碎布或黏性材料而嚴重粘稠，低速執行可能導致在葉輪孔眼內形成碎布球或汙垢，從而引發許多問題。

在這種情況下，在啟動和關閉時，考慮將泵轉速調至全速執行一小段時間，從而在泵送迴圈開始和結束時對泵進行“沖洗”。

使用VFD時，電纜長度、電纜尺寸和VFD型別等幾個因素可能導致尖峰或諧波形式的電壓畸變，損壞電機定子或導致共模電壓和軸電壓，從而產生軸承電流。軸承電流會產生熱量並並使軸承潤滑脂和座圈退化，這很可能導致災難性故障。在這種情況下，可能需要正弦波濾波器或dV/dT濾波器。

泵系統、操作、環境等許多方面的因素都可能導致廢水應用中的泵故障，因此，在未深入挖掘問題根源的情況下修復重複故障，是一種不合標準的方法。為了實現長期運營安全和節約，最好要對根本原因進行調查並加以解決