揚水泵站大型水泵機組安裝流程和技術(shù)措施

道 華 朱文軍 劉福榮 岑少奇 寧夏紅寺堡揚水管理處，寧夏 中寧 755100

1 概述

1975年開始，寧夏先后建設(shè)了同心、固海、鹽環(huán)定、紅寺堡、南山臺子、寧東等揚水工程，建成大小揚水泵站近百余座，安裝水泵機組500余組，為寧夏中南部干旱帶社會經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。近幾年來，隨著全國大型泵站更新改造工程的實施，寧夏新建和改造揚水泵站30多座，加快了全區(qū)水利經(jīng)濟建設(shè)的步伐。

紅寺堡揚水管理處檢修隊自1998年成立以來，先后完成了紅寺堡、海子塘、新圈、興仁、下馬關(guān)、魯家窯、寧東、固海黑水溝、唐圈、長山頭等15座泵站的機電設(shè)備安裝工程。由于大多數(shù)揚水泵站水泵電機體積大，重量重，吊裝困難，安裝精度高等特點，安裝中借助一般機械、工具、人力安裝時，不僅浪費人力，且安裝效率低，工期長。近幾年寧夏在大型臥式水泵和電機的安裝中，由于冬季施工，春季上水，工期緊，又要確保安全、保證施工質(zhì)量，防止安裝不當(dāng)發(fā)生竄軸、拉瓦、振動，影響機組壽命。根據(jù)水泵機組安裝相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過實踐總結(jié)出了水泵、電機安裝流程并制定了各流程詳細的技術(shù)要求和技術(shù)措施，提高水泵機組的安裝效率。下面以固海長山頭大型水泵機組的安裝為例介紹水泵機組的安裝流程和采取的技術(shù)措施。

長山頭泵站是固海揚水工程的第三級泵站，控制灌溉面積48.25萬畝，總揚程58.6米，總設(shè)計流量18.7m3/s，裝機容量達20300千瓦，安裝大型水泵機組9組，其中2500KW電機7臺，單機重量24噸，48寸離心水泵7臺，單機重量18噸。工程由紅揚公司承建，機電設(shè)備由紅寺堡揚水管理處檢修隊安裝（圖1），安裝于2013年1月開始，4月1日正式上水。

圖1 更新改造后的固海長山頭泵站水泵機組

圖2 水泵機組安裝基準(zhǔn)線

2 水泵機組安裝流程及技術(shù)措施[1]

水泵機組安裝流程為:劃定安裝基準(zhǔn)線→基礎(chǔ)墊鐵位置找平→水泵吊裝就位→水泵基礎(chǔ)地腳螺栓孔一次灌漿→水泵精平、緊固→電機吊裝就位→電機基礎(chǔ)地腳螺栓孔一次灌漿→精調(diào)電機同心度、緊固→水泵機組基礎(chǔ)二次灌漿。

2.1 劃定安裝基準(zhǔn)線

首先對水泵和電機基礎(chǔ)地腳螺栓預(yù)埋孔組中心、水泵進出水管道中心、水泵和電機底座地腳螺栓孔組中心、基礎(chǔ)高程進行復(fù)測檢查，確保各尺寸匹配，其中：基礎(chǔ)高程要低于水泵機組底座安裝高程50～80mm；然后劃出水泵和電機基礎(chǔ)的縱向和橫向中心線、進出水管路中心線和中心高程、水泵進出水法蘭垂直中心線作為安裝基準(zhǔn)線(圖2)，其中：水泵基礎(chǔ)橫向中心線在地面的垂直投影與水泵進出水管路中心線重合，安裝基準(zhǔn)線與基礎(chǔ)實際中心線允許偏差為±20mm。

2.2 基礎(chǔ)墊鐵位置找平

水泵機組基礎(chǔ)墊鐵位置找平的目的是增大墊鐵與水泵機組底座的實際接觸面積，確保墊鐵與基礎(chǔ)面、水泵機組底座面接觸的良好，以免影響機組運行時的振動。要在墊鐵位置的基礎(chǔ)面鏟出麻面，找平的基礎(chǔ)面積要大于墊鐵面積，斜墊鐵的斜度為1:15，墊鐵的面積根據(jù)設(shè)備負荷按下式計算:

式中：A：墊鐵面積；

Q：設(shè)備重量加在該墊鐵組上的負荷（N）；

Q：地腳螺栓擰緊所分布在該墊鐵組上的負荷（N）,可取螺栓的許可抗拉力；

R：基礎(chǔ)的單位面積抗壓強度（MPa），可取混凝土設(shè)計強度；

C：安全系數(shù)，宜取1.5～3。

2.3 水泵吊裝就位

水泵吊裝就位要以劃定的安裝基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)，以水泵進出水口法蘭和半聯(lián)軸器端面垂直中心線和中心點為定位基準(zhǔn)，利用重錘投影法使定位基準(zhǔn)與安裝基準(zhǔn)線吻合。先調(diào)整水泵水平，其次調(diào)整高程，最后調(diào)整中心，使水泵就位。由于水泵機組重量大，采用吊車和鋼絲繩直接吊裝時，水泵傾斜較大，需借助調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)水平和高程，該方法費時、費力，安裝效率極低。為了提高水泵機組雙向水平調(diào)節(jié)的效率，吊裝時可借助手動葫蘆調(diào)節(jié)水平和高程，提高安裝效率。

圖3 水泵機組雙向水平和高程調(diào)節(jié)

圖4 水泵機組就位

水泵的吊裝借助三個手動葫蘆（圖3），兩根鋼絲繩分別掛在水泵軸向兩側(cè)導(dǎo)水室上，用手動葫蘆調(diào)節(jié)水泵軸向水平，通過重錘投影法測量半聯(lián)軸器端面的垂直度，或使半聯(lián)軸器的端面與重錘垂線平行；第三根鋼絲繩掛在水泵進水口法蘭處（水泵的重心偏進口），用手動葫蘆調(diào)節(jié)水泵徑向水平，通過重錘投影法測量水泵出水法蘭端面的垂直度，或使法蘭面與重錘垂線平行。水平調(diào)節(jié)完畢后，通過吊車整體上下調(diào)節(jié)水泵安裝高程，使水泵出水口法蘭中心高程與劃定的出水管管道中心高程相同，并復(fù)測水平。然后粗調(diào)水泵中心后，在不放墊鐵的水泵底座底部放入調(diào)整螺釘，調(diào)整螺釘支撐板應(yīng)水平，且厚度宜大于螺釘直徑，通過撬杠或側(cè)面調(diào)整螺釘精調(diào)水泵中心并穩(wěn)定水泵，使水泵進出水口法蘭中心線的垂直投影與劃定的水泵基礎(chǔ)橫向中心線或進出水管道中心線重合，使水泵軸中心線的垂直投影與劃定的基礎(chǔ)縱向中心線重合，同時復(fù)測水平和高程，對安裝基準(zhǔn)線的允許偏差為±2mm。

待水泵中心、高程和水平調(diào)整好后，按照以下要求放入墊鐵（圖4）：墊鐵端面應(yīng)露出設(shè)備底座外緣，平墊鐵宜露出10mm～30mm，斜墊鐵宜露出10mm～50mm，墊鐵組伸入底座面的長度應(yīng)超出設(shè)備地腳螺栓的中心。每一墊鐵組墊鐵的數(shù)量不宜超過5塊，厚的宜放在下面，薄的宜放在中間，且不宜小于2mm。在不影響灌漿的情況下，墊鐵組應(yīng)放在靠近地腳螺栓和主要受力部位的下方。墊鐵厚度根據(jù)預(yù)留的基礎(chǔ)面與水泵底座面的距離確定，墊鐵組總高度為50mm—80mm。地腳螺栓的垂直度允許偏差為8/l00°，地腳螺栓任意部分離孔壁的距離應(yīng)大于15mm。螺栓應(yīng)露出螺母，露出的長度宜為螺栓直徑的1/3～2/3，地腳螺栓與水泵底座螺栓孔要填充軟物，以使螺栓與孔之間的間隙均勻，并保護螺紋。

2.4 水泵基礎(chǔ)地腳螺栓孔一次灌漿

水泵就位后即可對地腳螺栓預(yù)埋孔灌漿，灌漿前應(yīng)清潔預(yù)埋孔，采用強度比基礎(chǔ)高一級的細碎石混凝土灌漿,灌漿高度小于平墊鐵，防止地腳螺栓傾斜。寒冷天氣要做好灌漿的保溫工作。整個灌漿要一氣呵成，不能斷續(xù)澆注。

2.5 水泵精平、緊固

待混凝土凝結(jié)后，打開水泵泵殼，以水泵水平中開面為定位基準(zhǔn)，在水泵中開面上放置水平儀通過調(diào)整螺釘和墊鐵組調(diào)整水泵精平。整體安裝的泵縱向安裝水平偏差不應(yīng)大于0.10/1000，橫向水平偏差不應(yīng)大于0.20/1000，并應(yīng)在泵的進出口法蘭面或其他水平面上進行測量，解體安裝的泵縱向和橫向安裝水平偏差不應(yīng)大于0.05/1000[2]。水泵精平調(diào)整合適后即可緊固地腳螺栓并將墊鐵組焊固。

2.6 電機吊裝、就位

電機吊裝就位是以電機底座面、水泵半聯(lián)軸器端面和外徑表面為定位基準(zhǔn)，利用水平儀、平尺、塞規(guī)等量具，使電機軸與水泵軸的同心度基本吻合，就位順序是先調(diào)整電機水平，其次調(diào)整高程，最后調(diào)整中心，一般偏差不超過0.5mm。電機的吊裝借助三個手動葫蘆和一個定滑輪(圖3)，兩根鋼絲繩分別掛在電機底座內(nèi)側(cè)吊耳上，用手動葫蘆調(diào)節(jié)橫向水平，通過水平儀在電機底座上測量；為了防止鋼絲繩受力不均或出現(xiàn)不受力的情況，電機外側(cè)吊耳采用定滑輪和手動葫蘆配合調(diào)節(jié)軸向水平，通過重錘投影法測量半聯(lián)軸器端面的垂直度測量，使重錘垂線與電機半聯(lián)軸器端面平行。

圖5 電機粗調(diào)同心度

圖6 電機粗調(diào)同心度設(shè)計的夾具

水平調(diào)節(jié)完畢后，移動電機，使電機半聯(lián)軸器與水泵半聯(lián)軸器之間預(yù)留6～12mm的距離，然后用一把卡尺或平尺接觸兩個半聯(lián)軸器最大外徑表面，通過天車吊鉤對兩軸的高程和中心進行粗調(diào)（圖5），目測卡尺與兩個半聯(lián)軸器外表面上、下、左、右4個測量點之間的間隙，調(diào)整電機使兩個半聯(lián)軸器表面與卡尺之間的間隙均勻、平行。由于重量大，穩(wěn)定性差，直接借助撬杠、調(diào)整螺釘?shù)裙ぞ咄瑯淤M時、費力，效率極低，且精度較低。為了提高電機初步就位粗調(diào)同心度的效率，設(shè)計制作了專用夾具(圖4）穩(wěn)定電機。夾具由兩個半圓箍圈、夾板、塞規(guī)和夾緊螺栓組成，箍圈整體車削而成，內(nèi)孔尺寸與半聯(lián)軸器外徑相同，配合夾緊螺栓箍緊兩個半聯(lián)軸器，箍圈上開有四個小孔，用來放入相同尺寸的塞規(guī)調(diào)整半聯(lián)軸器四點的間隙，并用夾板和夾板螺栓夾緊。通過初步就位，不僅提高了初步就位效率，電機和水泵的同心度誤差不超過0.4毫米，精度較高，為電機精調(diào)同心度奠定了基礎(chǔ)。

待夾具夾緊電機后，在電機底座下部和側(cè)面不放入墊鐵的位置放入調(diào)整螺釘支撐和穩(wěn)定，按水泵吊裝就位墊鐵的要求放入墊鐵。

2.7 電機基礎(chǔ)地腳螺栓孔一次灌漿

電機基礎(chǔ)地腳螺栓孔一次灌漿同水泵。

2.8 精調(diào)同心度、緊固

待混凝土凝結(jié)后，以水泵軸線為基準(zhǔn)，用千分表和塞規(guī)或兩個千分表測量電機軸與水泵軸的同心度偏差（圖2～6），將磁性表座吸在水泵半聯(lián)軸器上，一個千分表的觸頭接觸在電機半聯(lián)軸器外徑表面上，另一個千分表的觸頭接觸在電機半聯(lián)軸器端面上，調(diào)整千分表讀數(shù)為零，盤動電機轉(zhuǎn)軸，從上下左右四個位置讀出徑向和軸向偏差，通過調(diào)整螺釘和墊鐵對電機進行同心度精調(diào)。聯(lián)軸器直徑小于300，調(diào)整誤差在 0.05mm以內(nèi)，大于300mm，調(diào)整誤差小于0.1mm。

圖7 電機精調(diào)同心度

2.9 水泵和電機基礎(chǔ)二次灌漿

電機調(diào)正后，水泵和電機底座與基礎(chǔ)之間的空隙也要用水泥漿充分填滿，水泥漿用清潔的砂子和高標(biāo)號的水泥按1：1的比例調(diào)制。

3 結(jié)語

揚水泵站大型水泵機組具有重量大、體積大、安裝精度高的特點，應(yīng)制定詳細的安裝流程、技術(shù)要求，確保規(guī)范、安全、精確施工.固海長山頭泵站機泵設(shè)備安裝,借助手動葫蘆、定滑輪、自制夾具等工具，大大提高了水泵機組吊裝就位效率，確保工程質(zhì)量和工期，工程期限比預(yù)計期限提前了20天，泵站于2013年4月1日首次開機上水，經(jīng)過近四個月的春夏灌運行，機組運行平穩(wěn)，上水量、設(shè)備技術(shù)參數(shù)均滿足設(shè)計要求。

[1]機械工業(yè)部. GB50231-98.機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[S]. 北京：中華人民共和國建設(shè)部，1998.

[2]機械工業(yè)部. GB 50275-98.壓縮機、風(fēng)機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范[S]. 北京：中華人民共和國建設(shè)部，1998.