某水電站壩基滲漏排水泵故障分析與處理

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)四川電力開發(fā)有限公司，成都，610041)

1 故障概況

某水力發(fā)電站壩基4臺(tái)滲漏排水泵為350JC340型長(zhǎng)軸深井泵，自1994年10月投運(yùn)以來，先后多次出現(xiàn)葉輪損壞、軸承破裂、支架打碎、泵軸彎曲甚至斷裂的現(xiàn)象，尤其是壩基滲漏排水1#泵在不到半年時(shí)間內(nèi)先后兩次故障，無法正常運(yùn)行。

2005年4月15日，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)壩基1#泵揚(yáng)水管內(nèi)有碰撞聲，于是進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承支架損壞，繼而轉(zhuǎn)為大修，更換所有損壞的備品、配件后回裝，試驗(yàn)時(shí)泵運(yùn)行正常，但4個(gè)月后，1#泵過電流保護(hù)又動(dòng)作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，手動(dòng)盤車盤不動(dòng)，再次進(jìn)行大修。分解后發(fā)現(xiàn)四個(gè)葉輪全部打碎，10個(gè)支架8個(gè)損壞，橡膠軸承全部破裂，磨損嚴(yán)重，橡膠軸承有嚴(yán)重老化現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)檢查壩基1#泵的一級(jí)葉輪安裝高程比其它3臺(tái)泵都高出約2.3m左右。

2 原因分析及解決方法

2.1 泵的安裝尺寸問題

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)壩基4臺(tái)深井泵的安裝尺寸不太一致，尤其是1#泵比其它3臺(tái)泵少一節(jié)揚(yáng)水管，而4臺(tái)泵的運(yùn)行是由同一個(gè)浮子進(jìn)行控制，試驗(yàn)時(shí)泵的斷水保護(hù)根本就不動(dòng)作。平時(shí)運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)泵投“自動(dòng)”，兩臺(tái)泵投“備用”，而且1#泵一級(jí)工作部分的安裝高程比停泵水位還高出0.88m。這就是說當(dāng)1#泵和其它任何3臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)水位低于1#泵的吸水口時(shí)，1#泵仍在轉(zhuǎn)動(dòng)(斷水保護(hù)不起作用)，這時(shí)橡膠軸承失去潤(rùn)滑水發(fā)生干摩擦，時(shí)間一長(zhǎng)便會(huì)發(fā)熱起粉、破裂脫落，傳動(dòng)軸在無橡膠軸承導(dǎo)向定位時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生劇烈擺動(dòng)。當(dāng)故障進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致主軸碰碎軸承支架，發(fā)生葉輪卡阻、聯(lián)軸器被強(qiáng)大扭力剪斷的現(xiàn)象。這是1#泵頻繁故障的主要原因之一。

為解決以上問題，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壩基滲漏排水泵井筒深度、1#泵的安裝尺寸進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：工作部分長(zhǎng)度2.77m；(其中濾網(wǎng)長(zhǎng)0.8m)；短管長(zhǎng)度0.4m；揚(yáng)水管長(zhǎng)度：2.5×10=25m；總長(zhǎng)度28.17米；自動(dòng)泵啟動(dòng)水位227.5m；備用泵啟動(dòng)水位229.0m；停泵水位224m；泵基礎(chǔ)高程253.05m。

由此可以算出，1#泵吸水口高程為224.88m(而停泵水位為224.0m)，比停泵水位高出0.88m。由于平時(shí)是兩臺(tái)泵運(yùn)行，并由同一個(gè)浮子控制，泵的斷水保護(hù)不起作用，意味著泵抽不上水了還在轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)校核對(duì)壩基泵井筒尺寸為31m，在確保井筒無妨礙泵體安裝的障礙物后，對(duì)1#泵的安裝尺寸進(jìn)行了改造，方法如下：①對(duì)1#泵加裝一節(jié)長(zhǎng)2.5m的揚(yáng)水管和泵軸；②將濾網(wǎng)尺寸0.8m改造為0.5m。

這樣1#泵安裝長(zhǎng)度為30.47m，壩基3#泵的長(zhǎng)度為30.45m，兩臺(tái)泵尺寸基本相同，而且保證泵的第一級(jí)葉輪在停泵水位以下1.5m處，保證了1#泵的安全運(yùn)行。

2.2 泵啟動(dòng)前潤(rùn)滑水問題

引起深井泵潤(rùn)滑水缺乏的原因有下列兩種：

(1)運(yùn)行前潤(rùn)滑水量不足。某水力發(fā)電站壩基滲漏排水泵有10節(jié)揚(yáng)水管，每節(jié)揚(yáng)水管長(zhǎng)2.5m，而以前水泵啟動(dòng)前潤(rùn)滑充水時(shí)間僅為20s，折算充水量約為0.04m3，這與該泵使用說明書中規(guī)定的潤(rùn)滑水量應(yīng)充至0.2m3后方可起動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)相差甚遠(yuǎn)。因此水泵在啟動(dòng)前有些橡膠軸承根本不能得到潤(rùn)滑水。一般要求采取自動(dòng)充潤(rùn)滑水方式，充水時(shí)間應(yīng)控制在兩分鐘以上；

(2)缺水(控制水位故障)。在集水井水位降至停泵水位后，泵抽不上水，這時(shí)斷水保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作停泵。而我廠深井泵的斷水保護(hù)在試驗(yàn)時(shí)從未動(dòng)作過，是由于水位計(jì)浮子被卡住或控制回路元件失靈或集水井水位低時(shí)等原因，致水泵不能停運(yùn)而空轉(zhuǎn)，橡膠軸承得不到水潤(rùn)滑而被磨損。據(jù)運(yùn)行值班員反映，這種情況曾多次發(fā)生。

為解決上述問題，將深井泵在啟動(dòng)前的潤(rùn)滑水時(shí)間由原來的20s調(diào)整為180s，設(shè)定泵啟動(dòng)后延時(shí)15s后再切除潤(rùn)滑水，以確保泵的橡膠軸承有可靠潤(rùn)滑；同時(shí)改造泵的斷水保護(hù)裝置，保證其動(dòng)作可靠。

2.3 泵軸彎曲變形，單根水泵傳動(dòng)軸變形，呈“S”形

1#泵分解后，對(duì)所有泵軸的跳動(dòng)量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)單根軸最大跳動(dòng)量達(dá)2.5mm，最小也有0.8mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的0.2mm～0.45mm范圍。這樣，11根軸連成整根30多m長(zhǎng)的水泵主軸自然就不垂直，不能保持與揚(yáng)水管同心，偏心嚴(yán)重。在水泵運(yùn)行時(shí)，軸單邊擠壓摩擦橡膠導(dǎo)軸承產(chǎn)生振動(dòng)和擺動(dòng)，進(jìn)而破壞軸承和支架。

針對(duì)以上情況，采取以下措施對(duì)所有不合格的泵軸進(jìn)行校正：對(duì)于深井泵泵軸撓度，考慮到壩基泵泵軸過長(zhǎng)，所以取下限0.2mm，以滿足安裝工藝長(zhǎng)2.5m傳動(dòng)軸中部最大跳動(dòng)值不超過0.45mm的要求，并對(duì)無法校正的泵軸進(jìn)行更換。由于深井泵揚(yáng)水管之間和傳動(dòng)軸之間均為法蘭連接，安裝時(shí)法蘭連接螺栓要對(duì)稱均勻拉緊，并且測(cè)量每?jī)筛鶕P(yáng)水管的垂直度，均要符合要求，以避免揚(yáng)水管偏心。

2.4 橡膠軸承質(zhì)量問題

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)橡膠軸承套備品的質(zhì)量較差，易脆裂，于是對(duì)備品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。橡膠軸承在使用前嚴(yán)格檢查，要求目測(cè)無龜裂、硬度合格、韌性好；對(duì)軸承支架進(jìn)行外觀檢查，要求無砂眼、無破裂。

2.5 安裝、檢修、裝配質(zhì)量問題

為避免因檢修安裝質(zhì)量引起的破壞，我們明確規(guī)定了對(duì)壩基泵的安裝工藝，現(xiàn)場(chǎng)步步把關(guān)，具體如下：

所有零部件在裝配前應(yīng)檢查合格，清理干凈；

1)用聯(lián)軸器聯(lián)接時(shí)抹上黃油或鉛油，并確保兩節(jié)傳動(dòng)軸端面緊密接觸，且其接觸面應(yīng)在聯(lián)軸器的中間位置；

2)橡膠軸承在安裝時(shí)應(yīng)涂上滑石粉，安裝以后測(cè)量其與軸之間的間隙均勻，且符合圖紙要求。揚(yáng)水管法蘭連接時(shí)，應(yīng)對(duì)稱、均勻擰緊螺栓，松緊程度一致；

3)裝配時(shí)檢查葉輪與殼體之間的間隙均勻，且符合圖紙要求；

4)每裝完一節(jié)揚(yáng)水管后檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部分是否能手動(dòng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，如不能應(yīng)分析原因并進(jìn)行處理；

5)安裝完畢，泵軸應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)均勻、靈活，無卡澀，軸串量符合圖紙要求；

6)安裝時(shí)將橡膠軸承裝在支架內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量配合尺寸，軸承和支架裝配后間隙應(yīng)在42.10mm～42.60mm范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

經(jīng)過以上處理，壩基1#排水泵試運(yùn)行時(shí)一切正常，經(jīng)過半年多的運(yùn)行，1#泵再未出現(xiàn)上述故障，說明處理方法正確。同時(shí)又對(duì)其它幾臺(tái)泵進(jìn)行大修，完全解決了壩基滲漏排水泵故障問題，保證了該水電站的防汛渡汛安全。