淺談水利工程機(jī)電設(shè)備安裝與維修

■鐘 鍇 ■江西省撫州市廣昌縣水利局，江西 撫州 344000

1 水利工程機(jī)電設(shè)備安裝與運(yùn)行的特點(diǎn)

由于我國當(dāng)前的水利工程正處在大規(guī)模發(fā)展的階段，對于其設(shè)備的安裝往往為了保證工程的如期交付而過于強(qiáng)調(diào)安裝效率，而對于安裝過程中各個(gè)關(guān)鍵流程的處理反而存在不到位的現(xiàn)象。

當(dāng)安裝調(diào)試完畢，進(jìn)入正常的生產(chǎn)運(yùn)行之后，常常又因?yàn)樽⒅厣a(chǎn)而令生產(chǎn)時(shí)間排程過多地占用了維護(hù)維修的時(shí)間。由于水利設(shè)備需要超長時(shí)間運(yùn)行的特點(diǎn)，而本身又要承受水流沖擊、泥沙磨損，設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境比較惡劣，正常運(yùn)行狀態(tài)下機(jī)械的磨損就很大。如果維護(hù)時(shí)間被過多縮短的話，設(shè)備的磨損與故障率將變得更大。在嚴(yán)重的情況下，甚至?xí)箼C(jī)電設(shè)備提前損壞，威脅到整個(gè)水利工程的可靠性與安全性，這不管是對于水電等能源生產(chǎn)還是農(nóng)業(yè)的灌溉生產(chǎn)作業(yè)都是不利的。

2 一些常見機(jī)電設(shè)備的安裝使用

水利工程建設(shè)中，機(jī)電設(shè)備的一般安裝步驟為：基座施工—設(shè)備驗(yàn)收及安裝準(zhǔn)備—設(shè)備安裝及試車。首先在基座施工前要對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察，根據(jù)布局需要，確定基座布置。然后，要對購買的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，核實(shí)各組件、配件是否完備。之后，再由專業(yè)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)設(shè)備的安裝。安裝過程中，如果需要高空作業(yè)等，必須按照安全操作準(zhǔn)則，避免出現(xiàn)安全事故。

以下對在水利工程中應(yīng)用較多的離心泵、異步電動(dòng)機(jī)的安裝使用狀況作簡要介紹。

2．1 水利工程中離心泵的安裝

離心泵和其他類型的液泵相比，安裝、檢修與保養(yǎng)都比較方便，故廣泛地在農(nóng)業(yè)水利設(shè)施中應(yīng)用。其工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)泵內(nèi)的水流流速提高，根據(jù)流體力學(xué)我們可以知道液體的流速與壓強(qiáng)是成反比的，流速越大流體的壓強(qiáng)越低，流體就會(huì)從壓強(qiáng)高處流向壓強(qiáng)低處。只要離心泵流速差產(chǎn)生的壓強(qiáng)大于某一定高度差重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)，流體就能流向一定的高處。

離心泵的安裝要根據(jù)科學(xué)的計(jì)算來確定，一般情況下，離心泵的安裝高度可以按照下式計(jì)算：

Δ安裝=Δ動(dòng)+H實(shí)吸

式中：Δ安裝—離心泵安裝海拔高度，m

Δ動(dòng)—井中動(dòng)水位海拔高度，m

H實(shí)吸—水泵實(shí)際吸水高度，m

水泵的實(shí)際吸水高度H實(shí)吸按下式計(jì)算：

H實(shí)吸=Hs-H吸損-v2進(jìn)/(2g)-k

式中：Hs—離心泵允許吸上的真空高度，m

H吸損—進(jìn)水管路損失揚(yáng)程，m

v進(jìn)—水泵進(jìn)口處流速，m/s

g—重力加速度，m/s2

k—安全系數(shù)，一般取0．5 ～1．0m

完成離心泵的安裝后，在使用中，如果吸入泵中的水的泥沙含量過高對于泵內(nèi)葉輪的等部件的磨損會(huì)十分嚴(yán)重，吸入管路下端濾網(wǎng)的安裝一定要注意，應(yīng)該要防止由于濾網(wǎng)安裝不夠可靠，導(dǎo)致直徑過大的泥沙顆粒進(jìn)入泵內(nèi)，而加速機(jī)械損耗。

2．2 水利工程中異步電動(dòng)機(jī)的使用

異步電動(dòng)機(jī)又稱為“感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”。其工作原理是通過定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組的相對運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流在定子磁場里，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，感應(yīng)電流逐漸減小，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，所以電動(dòng)機(jī)在異步轉(zhuǎn)速中能夠維持較高的轉(zhuǎn)矩。

異步電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件包括：定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、鐵芯、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)葉等。由于水利工程中長時(shí)間的作業(yè)特點(diǎn)，對于定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組的配合要求較高，否則就會(huì)由于磨損在長時(shí)間作業(yè)中使用壽命縮短。轉(zhuǎn)軸與軸承等部件的磨損也比一般工業(yè)應(yīng)用中來的更快。冷卻風(fēng)道、冷卻風(fēng)管應(yīng)保持通暢，避免粉塵進(jìn)入其中影響風(fēng)葉的散熱效果。

3 常見機(jī)電設(shè)備易出現(xiàn)的問題及處理方法

3．1 離心泵汽蝕現(xiàn)象

由于地下水位的下降，離心泵吸程均有增大的趨勢。如果水泵長期在水位不穩(wěn)定的條件下運(yùn)行，很容易發(fā)生汽蝕。

離心泵運(yùn)行時(shí)，在葉輪進(jìn)口處會(huì)形成真空。當(dāng)真空度達(dá)到一定值時(shí)，水很容易由于低壓而汽化產(chǎn)生汽泡。汽泡隨水一起進(jìn)入葉輪，進(jìn)入泵內(nèi)高壓區(qū)時(shí)汽泡會(huì)受到擠壓并且破裂，周圍的水會(huì)以極高的速度和頻率向汽泡中心沖擊，產(chǎn)生很大的局部沖擊力，打擊葉輪表面，使金屬表面疲勞剝落，形成蜂窩狀孔穴，從而造成離心泵的汽蝕現(xiàn)象。

如水泵產(chǎn)生汽蝕，在檢修時(shí)可見到葉輪表面有蜂窩狀孔穴。

當(dāng)水泵在汽蝕狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，水泵效率明顯降低。由于未破裂的汽泡隨水流入出水池，可以在出水池內(nèi)看到有汽泡;若靠近水泵，可聽到水泵發(fā)出較為清脆的氣泡破裂的聲音。這些都可以作為判斷離心泵汽蝕的依據(jù)。

防止汽蝕可以通過調(diào)整安裝高度，避免高于極限安裝高度的“吊泵”現(xiàn)象出現(xiàn)，可以根據(jù)2.1中的公式對極限安裝高度進(jìn)行基本的計(jì)算，并適度選取安全高度。另外應(yīng)盡量保證入泵水流的方向平順。應(yīng)參照如下圖所舉例子，避免a圖的安裝狀態(tài)，盡量如b圖所示，用直管來調(diào)整入泵水流。

3．2 異步電動(dòng)機(jī)的故

在水利機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中，異步電動(dòng)機(jī)常見故障一般有機(jī)械故障和電氣故障，其中機(jī)械故障的維修方法較為簡單。由于定子、轉(zhuǎn)子鐵芯由于裝配不善，摩擦而導(dǎo)致的機(jī)械故障，可將用適當(dāng)車削轉(zhuǎn)子。與對于軸承、轉(zhuǎn)軸等由于機(jī)械磨損而導(dǎo)致的故障，應(yīng)及時(shí)更換相應(yīng)的零配件。

電氣故障以電刷、定子繞組等導(dǎo)電部分為主。判斷故障時(shí)，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)要了解該電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、使用條件、使用年限等基本信息，對于電動(dòng)機(jī)在發(fā)生故障前的實(shí)際運(yùn)行情況也要進(jìn)行細(xì)致的了解，在現(xiàn)場判斷故障的過程中，要向操作人員多詢問，對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行故障進(jìn)行合理的判斷。維修電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)操作，采用儀表進(jìn)行測量或觀察尋找故障的具體位置，在安全斷電后，將機(jī)器拆開并及時(shí)進(jìn)行維修，出現(xiàn)漏電現(xiàn)象的電動(dòng)機(jī)則要對線路板、導(dǎo)線和連接線路等進(jìn)行逐一檢查。

水泵安裝方式示意圖1．進(jìn)水彎管 2．直管 3．水泵

4 結(jié)束語

綜上所述，在水利工程施工建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)中，應(yīng)當(dāng)高度重視機(jī)電設(shè)備的安裝與維修管理。對于機(jī)電設(shè)備的安裝，必須嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)程和技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，同時(shí)加強(qiáng)對其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)各種運(yùn)行故障，應(yīng)當(dāng)采取行之有效的維修方法，以保障設(shè)備的長期平穩(wěn)運(yùn)行。

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