在过去几年里，降低化学工程设施成本的需求日益高涨，同时引发对泵的安全标准、效率、可靠性、可利用性和诊断手段的更高要求。这些标准直接关系到停车后的生产损失、零部件更换、维护和维修成本。

在线工况监测方法允许针对损坏情况的维修，延长运行时间，减少停车和相应的成本损失。

对于活塞泵（图1），只有开发泵阀的声学在线监测系统才可以针对设备状态进行维护。密封区中的固体杂质或者阀座磨损造成的泄漏可能影响泵的输出，甚至导致整个单元的停产。本文介绍的声学在线监测系统可以尽早地发现阀门的泄漏。

声波发射分析的诊断

泄漏通常发生在湍流区域，尤其在高压条件下出现气蚀时，这时会产生声波或超声波，可以在阀门外安装传感器进行探测。声级是泄漏的测量单位。对诊断系统的要求有：

■观察泵的所有排出阀。
■尽早发现泄漏。
■不受泵正常操作时噪声的干扰。
■可以在较宽的泵冲程频率范围内使用。
■可以在较宽的压力范围内使用。
■允许由于密封区短时间附着固体造成的暂时泄漏。
■安装简单。
■参数化简单。
■产生所监测的声波发射源的诊断信息。
■除监测阀门之外，还可以监测隔膜和油温。

在线诊断系统Sitrans DA（Siemens和Feluwa共同提出这个理念，共同试验，由Siemens开发）满足这些要求。声波发射传感器安装在阀门的外面，对泄漏信号高度敏感，而对泵的运行信号不敏感。对信号的适当处理使测量结果自动适应负荷条件的变化，如压力或冲程数。操作工只需要设定报警值。

维护优化

迄今为止，排出阀的泄漏或故障只能通过流速等泵性能的降低发现，然后必须仔细查找问题的原因，有时需要拆卸和修改所有的阀门，人们不得不接受由此造成的泵效率的降低。

图2是软管隔膜活塞泵排出阀的使用寿命特征。在第三阶段，磨损使阀门的状况恶化，需要维修。阀门磨损造成泄漏，且泄漏量越来越大。在最初阶段，只有阀座被损坏，后来阀球也损坏了。阀门最早出现磨损到发生故障的时间取决于阀门的实际负荷、工作压力和输送流体，也许在5～60天之内。从第二阶段到第三阶段的过渡时间由阀门的负荷决定，可能会由于密封区暂时附着固体等原因而加速泄漏。因此很难预测阀门出现故障的准确时间，以及是否活塞泵的所有阀门都受到同样的磨损。

泵的维护基于以下三个方案：

■基于时间的方案；
■补救性维护的方案；
■基于状况的方案。

根据不同的装置决定哪一种方案适用，并决定是否需要工况监测系统。

基于时间的维护不需要工况监测系统。磨损件在出现故障前就被更换了。维修间隔短导致维修频繁，维修成本高，但是避免了非正常停车，可以计划装置的停车时间。

补救性维护允许泵一直运行到出现故障为止；其最大缺点是非计划停车维修。

基于状况的维护要求监测装置或者操作单元的工况，其优点是：

■装置出现故障前发现损坏，
■可以制定停车维修计划，
■成本高昂的损坏出现之前已得到维修，
■延长零部件的使用寿命，
■装置或单元的自动检查。

一年前开始的在线诊断系统Sitrans DA的现场测试证明该系统可以提供排出阀损坏状况的可靠检测。图3举例说明了对Feluwa软管隔膜活塞泵的泄漏检测。输送介质是压力为150bar的悬浮液。测量显示在泵头2的吸入阀处声级突然提高，远远高于报警值。大约两小时后，泵停了下来，阀门被更换，然后测量值回落。由于首次监测到损坏后泵还可以最多运行两周，因此在线诊断系统为计划停车提供了充裕的时间。

图4是同样性能的三种不同类型的泵的投资和维修寿命周期成本。利用在线监测系统可以将30年的累积成本减少50%。此外还应当考虑图5中的效率损耗。

总结：在线诊断系统Sitrans DA的应用测试表现出了对活塞泵排出阀泄漏的早期诊断，对泵的维护很有裨益，因为检查自动进行，从而可以预先制定停车维修计划。有时甚至不必安装备用泵。在线诊断系统使泵的维护具有预见性和经济性。

该监测系统不仅可以用于泵的排出阀，还可以用于监测调节阀、开关阀和压缩机的排出阀等的泄漏。

作者：Alf PŸttmer, Heinz M.NŠgel