問渠哪得清如許，為有源頭活水來。

在幾乎每一個人口眾多的城市，每天，來自周邊河道與管網中的水如同人體血液一般，維系著這個城市的生命。同樣地，這期間產生的污水需要被及時凈化處理，才能確保生命之源的潔凈與安心。吃污吐凈，正是現代污水處理工廠的重任所在。

在整個水處理過程中，從遍布于城市的污水集污泵站到污水集中處理設施，作為動力輸送的關鍵設備——水泵，可謂重任中的關鍵“擔當”。

然而，如何保障泵站連續、穩定、可靠而高效地運行，一直是城市一線水務集團感到困擾的難題。而這類設備一旦因故障造成非計劃停機，會帶來一定的損失，還會影響城市的環境和供水。

目前，泵站的主要設備——潛水泵一般位于水井的深處，無論是將泵提升出來檢測，或者人潛入水中進行故障排查，顯然耗費巨大人力物力，且對人的考驗巨大。因此，如果采用傳統的點檢方式，不但費時費力，且不能及時獲取潛水泵中的故障信息。

如今，通過ifm基于設備狀態的實時監測方案，在泵堵塞需維護前便可進行預測報警，提醒用戶及時采取行動，避免費時費力的水下維修，大大提升了維護效率，降低了運維成本。

下面讓我們走進一個發生在澳大利亞阿德萊德（Adelaide）的實際應用案例。

打開其中水井的一半，不太友好的氣味撲鼻而來，潛水泵就位于雙導軌的底部。

通常，一個水井中有兩個潛水泵，大一些的水井也會有3-4個泵。這些井從周邊地區收集污水，然后泵入污水總管，水管將污水輸送到污水處理廠。

簡單方便，了然于心

我們需要通過簡單的鉆孔，將振動傳感器裝到泵的外殼上，然后接入泵殼進行連接。配備高IP防護等級的加速度計，通過LR SMARTOBSERVER軟件及振動檢測類產品的配合，進行無線連接的數據加載。

振動監測，防患未然

接下來，便進入潛水泵的振動狀態監測環節了。

如圖，我們可以看到有一個高峰值，這也是我們需要立即找出的問題所在。

第一個加速度檢測峰值a_Peak近10G，第二個高達50G！

同樣的故障在加速度有效值a_RMS也展示了極高的損壞等級。由于阻塞無法消除，導致趨勢不斷惡化。

這是一個非常活躍的水井，由2020年3-7月這4個月以來，潛水泵振幅多次超過設定值，且觸發警報，如圖是其中一個泵的峰值。

LR SMARTOBSERVER軟件將會實時監測設備狀態并告知警報狀態、時刻及嚴重性，也會如上圖一般通過電子郵件方式讓用戶一目了然。

另外，頻譜信號可以定時或故障發生時記錄并保存下來，還可以導出到其他應用程序進行分析，用于對損害原因的后期分析提供大數據來源。

總之，ifm LR SMARTOBSERVER軟件作為可實時了解工廠設備狀態的途徑，簡易又高效。當然，不單單是監測潛水泵部件，還可以實時監測電機、風扇、壓縮機、液壓動力機組等昂貴且關鍵部件。此外，ifm LR SMARTOBSERVER軟件不僅可以顯示振動狀態，還可以監測并顯示壓力、流量、溫度等數據，并檢測其狀態、趨勢及實現預報警。

經排查發現，泵已被一條毛巾堵住，當移除堵塞物后，狀態監測顯示正常，從而解除了此次“危機”。

這次水處理行業泵站的案例中主要應用了ifm的智能振動分析單元及加速度計兩款硬核產品，下面讓我們走近它們進行深一步的了解。

智能振動分析單元VSE15x系列

• 通信接口：以太網，支持Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT、Modbus TCP等多種現場總線協議

• 工作電壓：DC 24 V±20%

• 電流損耗：200 mA

• 可接4個振動傳感器（MEMS或IEPE）

• 信號類型：MEMS 0-10 mA, IEPE

• 分辨率：16 bit

• 采樣率：100 kSamples

• 頻率范圍：0-12000Hz

• 多達24個監測對象（由80個特征頻率組成）

• 全方位多樣化監控

• ISO 10816 2/10-1000Hz標準，速度有效值v_RMS

• 加速度有效值a_RMS，加速度峰值a_Peek

• 特定頻率監控：不平衡、不對中、松動、軸彎曲、軸承、齒輪嚙合、氣蝕等

• 內部的歷史記憶功能（帶時鐘）

• 內置FFT/H-FFT算法

• 2 x 靜態輸入 0/4...20 mA 或脈沖24 V (負載和轉速)

• 2 x 數字報警信號(PNP 100 mA) 或1 x 數字報警信號+ 1 x 模擬輸出0/4...20 mA / 0...10 V

• 溫度范圍：0-60 ℃

• 防護等級：IP 20

加速度計VSA系列

• 測量原理：MEMS，微機電子系統

• 工作電壓：7.2～10.8 DC; (cULus: 9 V DC，由VSE提供)

• 電流損耗：< 15 mA

• 輸出：0～10 mA

• 測量范圍：-25～25 g

• 頻率范圍：0～10000 Hz

• 靈敏度 ：142 μA/g

• 線性偏差： 0.2 %

• 安裝方式：M5 螺釘

• 環境溫度：-25～125 ℃

• 防護等級：IP 67/ IP 68

傳統振動分析系統由加速度計、數據采集單元和數據分析處理計算機組成，系統復雜，要求用戶具備專業的振動分析技能，對操作人員有較高的要求，導致很難大范圍推廣。

ifm創新地研發出集數據采集與分析處理為一體的智能振動分析單元，將傳統在計算機進行的振動分析方法，如時域分析、頻譜分析（FFT和H-FFT）等算法集成至數據采集單元，形成邊緣計算控制器。智能振動分析單元經過前期配置后，可以自動分析，智能診斷，簡單易用，用戶無需專業振動分析技能即可處理各種復雜應用。

基于邊緣計算的智能振動分析系統

振動監測作為機械類故障最有效的檢測技術，可有效解決泵機組的以下問題：

• 不平衡

• 對齊問題

• 機械松動

• 滾動軸承

• 葉輪頻率

• 液體湍流

• 氣蝕

……

通過采用ifm基于狀態監測的預測性維護解決方案，可以獲得如下受益：

• 降低成本
  基于設備狀態，在需要時進行維護，而非以固定間隔進行維護，可對部件更換進行提前計劃

• 避免計劃外停機時間
  及時檢測污染導致的氣蝕、電機故障、軸裝配誤差、失衡振動或空轉

• 流程優化
  數據采集和分析，按需進行清潔

• 獨立于IT部門進行實施
  從傳感器到評估和基于網絡分析的應用套件，可擴展至其他應用和/或ERP系統

隨著大數據、物聯網和智能化的浪潮，預測性維護正在應用于像水處理這樣越來越多的基礎設施中，以直接且有效的方式，讓未來更美好！