潮汐對(duì)青草沙取水泵站機(jī)組的影響淺析

韓英才　　朱曉輝　　薦　威

(江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，江蘇 宿遷　223800)

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運(yùn)行與管理

潮汐對(duì)青草沙取水泵站機(jī)組的影響淺析

韓英才朱曉輝薦威

(江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，江蘇 宿遷223800)

摘要：上海青草沙水庫(kù)取水泵站的地理位置較為特殊,由于長(zhǎng)江潮汐機(jī)組下游水位波動(dòng)較大，在運(yùn)行過(guò)程中影響機(jī)組運(yùn)行安全水平、同軸度等相關(guān)重要數(shù)據(jù)，使其超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。下游潮汐的影響對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的安全隱患。明確了長(zhǎng)江潮位對(duì)機(jī)組的影響狀況，介紹了減小或消除不利影響的具體措施，以保證機(jī)組安全高效的運(yùn)行和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：水泵站；潮汐影響；工程措施；青草沙水庫(kù)；上海

1研究背景

青草沙取水泵站位于上海市長(zhǎng)興島青草沙水庫(kù)上游。裝設(shè)6臺(tái)日立泵制造(無(wú)錫)有限公司生產(chǎn)的立式半調(diào)節(jié)導(dǎo)葉式3300HD34-5.8混流泵，配以上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠(chǎng)有限公司生產(chǎn)的TLKS3150-52立式同步電動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率達(dá)3 150 kW，單機(jī)流量為 33.4 m3/s，總流量為200 m3/s。采用豎井筒體式結(jié)構(gòu)，肘型流道進(jìn)水，虹吸流道出水，真空破壞閥斷流。微機(jī)控制勵(lì)磁設(shè)備，由北京前峰科技有限公司提供。

該項(xiàng)目由上海青草沙投資建設(shè)發(fā)展有限公司籌建、投資，上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院和上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，泵閘工程土建及機(jī)電設(shè)備安裝由中國(guó)安能建設(shè)總公司承擔(dān)，上海東華工程咨詢(xún)公司監(jiān)理。

項(xiàng)目主要功能是咸潮初期抽水預(yù)蓄水避咸、咸潮期鹽峰之間搶引淡水，以確保上海城市居民生活用水。

2潮汐對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響

青草沙取水泵站工程位于上海長(zhǎng)興島西北方，長(zhǎng)興島是由長(zhǎng)江泥沙在入?？诔练e而成的沙洲，這決定了泵站機(jī)組所面臨的外部環(huán)境，地質(zhì)比較松軟，機(jī)組運(yùn)行受泵站長(zhǎng)江側(cè)潮汐影響較大，當(dāng)長(zhǎng)江流量不足時(shí)，會(huì)令海水倒灌，咸淡水混合也會(huì)造成泵站長(zhǎng)江側(cè)水體變咸，因此對(duì)機(jī)組的抗腐蝕要求較高。長(zhǎng)江水呈周期性潮汐，水位定時(shí)漲落，從而導(dǎo)致取水泵站機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，長(zhǎng)江側(cè)水位一直在波動(dòng)，使機(jī)組的運(yùn)行工況也在不斷的變化，機(jī)組的安全運(yùn)行面臨著較大考驗(yàn)。2012年7月，青草沙泵站機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生了較大振動(dòng)和異常聲響，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)都已經(jīng)超出規(guī)范要求。對(duì)2號(hào)主機(jī)組進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)水泵下水導(dǎo)軸承部分聯(lián)結(jié)螺絲松動(dòng)，泵軸下導(dǎo)軸承處磨損嚴(yán)重。電機(jī)上、下導(dǎo)軸瓦部分抗重螺絲松動(dòng)。經(jīng)測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)，并與機(jī)組的安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，綜合機(jī)組運(yùn)行工況，初步判斷得出長(zhǎng)江水潮汐對(duì)主機(jī)泵運(yùn)行安全狀況有影響。為了進(jìn)一步驗(yàn)證潮汐對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響程度，對(duì)運(yùn)行機(jī)組的有關(guān)部位在潮汐漲潮前的水平度與機(jī)組在潮汐漲潮時(shí)的水平度進(jìn)行測(cè)量記錄。當(dāng)長(zhǎng)江水潮位最低時(shí)，在主機(jī)組的電機(jī)上機(jī)架、水泵頂蓋、水泵導(dǎo)葉體等部位架設(shè)水平儀，將其水平度調(diào)整為零，在潮汐不同潮位下對(duì)電機(jī)上機(jī)架、水泵頂蓋、水泵導(dǎo)葉體等部位的水平度進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)潮汐時(shí)水泵軸窩上止口同軸度的測(cè)量，得到相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)了潮汐對(duì)主機(jī)泵組的影響情況。

3潮汐對(duì)主機(jī)泵組水平的影響

長(zhǎng)江水潮位對(duì)機(jī)組、主廠(chǎng)房的水平有一定的影響，在機(jī)組、廠(chǎng)房的有關(guān)部位架設(shè)水平儀，進(jìn)行了水平度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)受潮汐變化影響，各項(xiàng)水平度變化超過(guò)了機(jī)組正常情況下水平允許偏差，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。

(1) 潮汐對(duì)水泵頂蓋水平度的影響見(jiàn)表1。

注：水平度東為正，北為正；水平度允許偏差不超過(guò) 0.07 mm/m，下同。

以上水位條件下，東西向偏差 0.10 mm/m,超出了水泵頂蓋的水平允許度要求。

(2) 潮汐對(duì)導(dǎo)葉體水平度的影響見(jiàn)表2。

以上水位條件下，東西向偏差 0.145 mm/m,南北向偏差 0.15 mm/m，超出了水泵導(dǎo)葉體水平度允許度要求。

(3) 潮汐對(duì)電機(jī)上機(jī)架承板水平度的影響見(jiàn)表3。

注：承板允許偏差不超過(guò)0.05mm/m。

以上水位條件下，南北向偏差 0.07 mm/m，超出了電機(jī)承板水平度允許要求。

(4) 潮汐對(duì)主廠(chǎng)房各層水平度的影響見(jiàn)表4。

由表4可知，主廠(chǎng)房的水平度也在隨潮汐的變化而有所變化。

4潮汐對(duì)主機(jī)泵組同軸度的影響

機(jī)組在安裝和檢修時(shí)，同軸度是機(jī)組安裝、檢修質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)之一，如超差太大，不僅會(huì)造成軸承偏磨、填料函漏水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起葉片擦殼、機(jī)組振動(dòng)等不良現(xiàn)象[1]。

通常大型立式機(jī)組的同軸度的測(cè)量方法是在電機(jī)層架設(shè)求心架，中間設(shè)求心器，放下求心器上的鋼琴線(xiàn)，末端掛一重錘，穿過(guò)電機(jī)及水泵軸窩孔，使重錘浸沒(méi)在盛有機(jī)油的油桶內(nèi)保持穩(wěn)定，然后通過(guò)電氣回路法，利用耳機(jī)及內(nèi)徑千分尺來(lái)測(cè)量鋼琴線(xiàn)與測(cè)點(diǎn)之間的距離。

機(jī)組同軸度的測(cè)量是以水泵下軸窩上止口為基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量水泵、電機(jī)同軸度，根據(jù)需要進(jìn)行適度調(diào)整，規(guī)范要求基準(zhǔn)點(diǎn)的同軸度誤差不大于0.05 mm。潮汐時(shí)測(cè)量水泵軸窩上止口同軸度見(jiàn)表5。

從表5可以看出，在長(zhǎng)江側(cè)潮位在0.70～4.00 m之間變化，水庫(kù)水位在 2.80～2.90 m之間變化，東西向同軸度變化達(dá)到 0.58 mm,南北向同軸度變化達(dá)到 0.86 mm。水泵軸窩上止口同軸度的變化情況很大，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)點(diǎn)的同軸度誤差不大于 0.05 mm的要求。如果大型立式機(jī)組在這樣不斷變化的同軸度下運(yùn)行，會(huì)給機(jī)組帶來(lái)重大的安全隱患。

5檢修中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

泵站上游側(cè)長(zhǎng)江水潮汐,使機(jī)組大部分時(shí)間在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行, 影響了機(jī)組安全運(yùn)行，針對(duì)存在的問(wèn)題，采取了如下相應(yīng)措施。

(1) 水泵頂蓋水平度超過(guò)規(guī)范的處理。從設(shè)計(jì)角度看，水泵頂蓋的水平度為次要控制指標(biāo)，如對(duì)其進(jìn)行水平調(diào)整，會(huì)影響其與上底座之間的密封。維持頂蓋現(xiàn)狀不變。頂蓋水平而引起的同心變化，通過(guò)擴(kuò)大填料盒座上的連接螺栓孔，移動(dòng)填料盒座來(lái)保證其與泵軸之間的間隙均勻，保證填料的密封。

(2) 水泵導(dǎo)葉體水平度超過(guò)規(guī)范處理措施。保證導(dǎo)葉體的水平度與保證水導(dǎo)軸承的垂直度是一致的。針對(duì)水泵的現(xiàn)狀，若對(duì)導(dǎo)葉體水平進(jìn)行調(diào)整，將影響到導(dǎo)葉體與底座之間的密封，導(dǎo)致滲漏水。將水導(dǎo)軸承處的軸承體下止口車(chē)小1 mm，安裝時(shí)在軸承體與導(dǎo)葉體平面之間墊銅皮，以保證軸承的垂直度。

(3) 水泵水導(dǎo)上止口水平度超過(guò)規(guī)范處理措施。泵站為新建泵站，考慮基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定等實(shí)際情況，無(wú)法保證在不同潮位下導(dǎo)葉體上止口保持不變，故只取一個(gè)潮位作為安裝調(diào)整和驗(yàn)收用。根據(jù)設(shè)計(jì)單位建議，取長(zhǎng)江潮位1～1.5 m作為安裝和驗(yàn)收的潮位。

(4) 電機(jī)上機(jī)架承板水平度超過(guò)規(guī)范處理措施。對(duì)電機(jī)上機(jī)架加墊銅皮，使其完全達(dá)到規(guī)范要求。

(5) 機(jī)組垂直同軸度的處理措施。以水泵導(dǎo)軸承插口上止口為基準(zhǔn)，重新測(cè)量調(diào)整機(jī)組垂直同軸度，調(diào)整合格后在導(dǎo)葉體與軸承體間重打定位銷(xiāo)，保證連接可靠。

(6) 對(duì)水泵大軸軸頸處磨損進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)，并對(duì)損壞的橡皮軸承進(jìn)行更換。

6結(jié)語(yǔ)

上海青草沙水庫(kù)取水泵站通過(guò)檢修,解決了現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題，但潮汐變化影響依然存在，機(jī)組安裝時(shí)取長(zhǎng)江潮位1～1.5 m作為安裝和驗(yàn)收的潮位，但機(jī)組運(yùn)行并不一定保證在該潮位下運(yùn)行，仍會(huì)對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。如果條件允許，機(jī)組設(shè)備最好能在該潮位運(yùn)行，并采取及時(shí)觀(guān)察上下游水位、增加開(kāi)停機(jī)次數(shù)、避開(kāi)不合理的運(yùn)行工況，增加巡視檢查次數(shù)等措施來(lái)消除安全隱患。只有熟悉長(zhǎng)江潮位對(duì)機(jī)組的影響變化，才能有針對(duì)性地采取措施，保證機(jī)組長(zhǎng)久、安全、高效的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn):

[1]錢(qián)福軍，夏衛(wèi)中.小型泵站能耗分析與節(jié)能研究[J]人民長(zhǎng)江，2016,47(2)：36-40.

(編輯：李慧)

收稿日期：2016-02-15

作者簡(jiǎn)介：韓英才，男，江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，工程師.

文章編號(hào)：1006-0081(2016)05-0033-03

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV675

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A