67名参加者汇聚在弗兰克地区参加PROCESS杂志举办的第七届流程泵技术讲座

在PROCESS杂志举办的第七届流程泵技术讲座中首次同时就两个主题进行了探讨：第一天的主题是输送含有固体成分介质的流程泵选择，重点是防止流程泵的磨损和锈蚀。若没有很好地注意到这种情况下被输送介质的成分，错误地选用了流程泵或者设计得不够合理，那么就必须对流程泵的功能、对可能出现的故障进行早期识别，这也是技术讲座第二天的主题。

“能不能进行故障早期识别和状态监控？”人们怀着极为紧张的心情迎来了技术讲座第二天的首场报告。而这一天的报告涉及到流程泵领域本身的内容并不多，就像Hans-Dieter Hellmann博士所介绍的理论知识和来自销售实践的知识。

作为原凯泽斯劳滕大学的教授，Hellmann博士负责了例如由KSB公司委托的Pumpexpert故障诊断系统软件理论框架的研究工作，作为弗兰克地区流程泵生产企业协会的主席，他了解当前生产中的困难。因为，除了高价格的流程泵和流程泵辅助设备外，流程泵工作情况的监控系统也属于流程泵的标准配置，所以，流程设备的使用者长期以来一直采用中档配置的标准流程泵。

图1 “这与保证流程设备的正常生产有关。”
——Hans-Dierter Hellmann博士，KSB公司

在PROCESS杂志2009年10月28日、29日两天在维尔茨堡市举办的、有67名与会者参加的第七届流程泵技术讲座中，Hellmann先生告诉人们：他不仅对流程设备的规划设计和制造充满了兴趣（由于越来越短的投资回收期和越来越多高的流程泵可用性要求），而且也对流程设备的使用运行充满了好奇（由于费用压力，越来越少的使用关键元器件）。

当前，流程工业领域中许多流程泵都是在部分负荷的工况下运行的。这里，不仅从节能的角度考虑可以使用转速可调节的流程泵，而且从流程工艺技术性能的匹配方面来讲使用转速可调节的流程泵也是非常有益的。Hellmann先生强调说道：“它明显地提高了流程泵的工作灵活性，也明显地提高了流程泵的可监控的性，而且它还能够实现流程泵的故障早期识别。”集团公司或者化工工业园内部不同生产企业之间的节能奖惩协议也促使了企业越来越多地使用故障早期识别系统。

输送阀的声学泄露监控

“如果不能对它进行测量，也就无法改变它。”Heinz M. Nägel先生说道。他在自己的报告中就流程泵及其附件的状态监控进行了介绍。由于他既是Feluwa流程泵公司的负责人也是Arca流程泵调节器生产厂的负责人，他对流程泵和流程泵附件的状态监控都很熟悉。由Feluwa公司研发生产的软管隔膜活塞泵，其板式膜片和管式膜片都受到了精确的状态监控，还可以为它的输送阀选配故障诊断系统（FVPMS－Feluwa公司研发的Valve状态监控系统）。这种基于声学技术的输送阀泄露监控以气蚀为监控对象，根据典型的声学原理进行检测，它能够有效地把出现的干扰声波和机械噪声区分开，并显示出干扰声波。所使用的固体声波传感器安装在阀体外部。滤波和典型的泄露频率声波评判由单独的微处理器来完成。状态信号的传递既可以是二进制形式（按照预先设定的报警值报警和解除报警）也可以是数字式信号（Hart总线系统，Profilbus总线系统）。这一系统能够在流量损失小于1.5%时就发现系统中出现泄露。这一成果表明，当其他生产企业还在抱怨市场销售进展缓慢时，Feluwa公司已经从2000年起就拥有这样的状态监控系统并在用户企业中得到应用。N?gel先生充满信心地说：“如果按20%的泄露计算，30年的使用期限，则由此而带来的损失可达两百万美元。这样看来，我们的状况监控系统很快就能收回投资成本。”

图2 状态监控技术的关注者能够在技术讲座期间亲临Feluwa公司的展台

流程泵失油运行的监控

Richter化工技术公司的Gregor Kleining先生在技术讲座中介绍了流程泵失油运行工况的监控。他的报告主要介绍了利用Saferun流程泵状态监控系统对MNK系列流程泵电磁离合器工作时的失油运行监控。当电磁离合器的工作状态发生变化时，也会对流程泵运行的工作状态造成影响，这样就会发出报警提示。这里使用的状态监控系统在生产厂家那里进行了标定，并与用户一起确定了什么情况属于允许的工况差异，什么情况不属于允许的工况差异。Saferun系统的功能是：

可靠的失油运行防护，Kleining先生介绍说：“在化工生产领域中，45%的流程泵是因为失油运行而‘牺牲’的。”；

特殊的四种转速监控方式；

利用PDA简单方便的参数赋值；

易燃易爆安全防护：Ex Zone1/ 21 Ex ib；

使用了液体极限位置控制开关，流量检测器，电机负荷监控器。

图3 “我们的Remain研究项目还没有达到目的，但我们找到了一条正确的途径。”
——Otger Harks先生，Infracor公司

这一系统是如何工作的呢？Saferun系统连续地搜集着流程泵电磁离合器的输出扭矩，并把采集到的实际扭矩数据与参考值进行对比。超过或者低于规定的扭矩范围时，则会通过壳体上的彩色发光二极管给以提示。Sagerun系统把所有的数据都保存在存储器中，操作者可通过（选购的）无线通信接口用手提电脑接收、读取这些数据。通过集成在系统中的Hart通信协议还能够把相关信息发送给上一级主控计算机系统。

Remain研究项目：剩余使用寿命的诊断

Infracor公司的Otger Harks先生介绍了Remain研发项目的进展情况。这一研究项目的所有参加者都参与了流程泵剩余使用寿命的试验。试验时，Marl市Evonik Stockhausen公司丙烯酸生产设备上的100多台流程泵都配备了专用的检测传感器。试验过程中得到的数据和观察纪录都汇总到一起，进行分析研究。研究的目的是，通过最佳的维护保养和最佳的操作运行，可靠地分析出流程泵的剩余寿命。这可以明显地改进试验用流程泵的使用寿命（双倍的MTBF平均无故障时间），而且仅仅是通过操作者对流程泵的工作状况多加留心就能做到。

在研究项目结束之后，在贯彻落实研究成果时Harks先生强调指出：

仅德国流程工业企业放弃使用备用泵一项就可以每年节约9%的投资额，相当于5亿欧元。

25%的流程泵失效都是可以避免的。这意味着在Remain研究项目的框架内所有参加企业共计十万个流程泵每年即可节约1600万欧元（基于流程设备专家给出了生产损失费用）。

在当前的项目阶段，只需要回答下面的问题：气蚀、轴承损坏、不平衡的波形图等等。为此，在100个试验泵的泵体上粘贴了震动传感器。检测信号都直接传送到Remain项目的服务器中保存起来。另外，研究项目也表明，流程设备本身也对流程泵的震动有一定的影响。

第一个研究成果：

滑动密封件是一个薄弱环节

研究项目现在已经有了第一个成果，即发现在流程泵的故障中，77%都与滑动密封件有关。这是一个很高的比例，这同时也与流程设备操作者的意见相吻合。在Remain项目的试验设备中，其他零部件引起的流程泵故障数都很少（参见上图）。基于这一研究成果，Remain研究项目把滑动密封件生产企业Wolfratschausen市的Eagle Burgmann公司也吸收到这一研究项目组织之中。

另外，凯泽斯劳滕市大学的流体力学和流体机械系（SAM）参与的试验台试验也开始了：

流体力学干扰“气蚀”对滑动密封件工作状态的影响；

机械损伤“轴承损坏”对滑动密封件工作状态的影响。

Otger Harks先生用下面的话结束了他的报告：“我们的研究项目还没有取得最后的成功（没有实现故障诊断和剩余使用寿命的诊断），但我们找到了一条正确的途径（延长流程泵的使用寿命）。”

从主控层次关闭、停止流程泵的运行

技术讲座的最后一位报告人是Grundfos公司的Frank Räder先生，他的报告内容是从流程设备的主控层次关闭流程泵的运行。这种控制方式的益处非常明显：控制层的开启与关闭能够实现生产流程和流程数据的可视化，有利于加强对流程设备零部件和工作参数的掌控。它为流程设备的操作者提供了优化流程工艺的可能，例如：通过对效率的分析，通过对流程泵负载的分析优化其工作点。此外，还有可能实现自动化报警和报警提示的自动化传送，而这些都与故障早期识别有着密不可分的联系，具有非常重要的意义。为此，Grundfos公司研发生产了CR-Monitor监控系统。当其他传统的故障诊断和故障早期识别系统还在利用一个个元器件的工作状态以及导出的物理参数（例如：轴承的温度，轴的震动等等）进行监控时，他们的CR-Monitor系统已经找到了解决问题的新途径，CR-Monitor系统根据新安装流程泵的实际状态与流程泵系统原始设计的效率之间的差异对流程泵进行监控。

图6 “不论是流程泵，还是状态监控系统，都不可以支配流程设备的运行，也不允许控制流程工艺的生产过程。”
——Friedrich-Wilhelm Hennecke博士,PROCESS杂志流程泵技术讲座的主持人

CR-Monitor系统得出的是什么呢？经效率算法语言计算出来的是磨损和堵塞的情况。电气监控得到的数据提供了电压过低或者过高的信息、提供了高温报警信息、流程泵的过载信息以及轴承损坏的信息。气蚀算法语言则告诉人们出现了气蚀，而失油运行传感器则报告了缺少润滑的信息。

但Räder先生介绍说：“控制层停止流程泵的运行还能做更多的工作，例如能源管理系统和峰值负载管理系统以及自动形成的维护保养通知单（例如：与流程泵工作小时有关的维护保养）。最后，控制层次的流程泵关闭还提供了远程遥控的能力（远程维护保养，状态分析，外部支持等等）。

保持流程设备的生产能力

技术讲座得出的结论是：“最佳的预防措施就是保持流程泵正确的运行。”流程泵的基本任务是保证流程生产设备的工作运行。通过流程泵的精心选择和设计，（首先）就保证了流程设备的生产能力，而这也恰恰是各种状态监控的目的，监控系统应该能够预告可能出现的故障，提供可用的性能储备。”

讲座主持人——原巴斯夫公司流程泵中的负责人Friedrich-Wilhelm Hennecke博士，警告性地竖起了他的食指：“不论是流程泵，还是状态监控系统，都不可以支配流程设备的运行，也不能控制流程工艺的生产过程。这些系统只能把流程设备中不确定的工况告诉我们——也就是告诉我们流体力学方面的干扰（气蚀、含气输送、含固体介质的输送、失油运行、卡死现象等）和机械性的故障（不平衡、转向错误、轴承磨损、锈蚀、激振等等）。

在这些警示里面人们隐隐地感觉到，为什么有些流程设备的操作者始终对状态监控系统持反对的态度——故障诊断系统能够告诉人们的仅仅是不确定的工作状况。