關(guān)于抽水站水泵運(yùn)行存在問題淺析

張雪玲

（渭南市東雷二期抽黃工程管理局 陜西省渭南市 714000）

前言

水泵汽蝕、間隙超標(biāo)均屬于較為常見的抽水站水泵運(yùn)行問題，前者會導(dǎo)致水泵內(nèi)壁和葉輪機(jī)葉片金屬逐漸變薄并出現(xiàn)嚴(yán)重的性能下降，后者則可能導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行擺度增大、進(jìn)水流道及機(jī)坑嚴(yán)重淤積，抽水站水泵運(yùn)行均會受到較為負(fù)面影響，而為了盡可能消除這類負(fù)面影響、保證抽水站水泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，正是本文圍繞抽水站水泵運(yùn)行存在問題開展具體研究的原因所在。

1 常見的抽水站水泵運(yùn)行問題

1.1 水泵汽蝕

1.1.1 實例概況

本文選擇了S抽水站作為研究對象，該抽水站共裝機(jī)22臺套，總?cè)萘俊⒃O(shè)計流量分別為6160kW、50m3/s，單機(jī)容量、單機(jī)設(shè)計流量分別為280kW、2.8m3/s，水泵為36ZLB-100型號的立式軸流泵，設(shè)計揚(yáng)程為5.5m，表1為S抽水站A水泵汽蝕情況，由此可直觀了解該抽水站水泵汽蝕問題的嚴(yán)重性。

表1 S抽水站水泵汽蝕情況

1.1 .2問題原因

之所以S抽水站存在嚴(yán)重的水泵汽蝕問題，主要原因在于水泵選型不合理、進(jìn)水流道形狀尺寸設(shè)計不合理、水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重，具體原因如下：①水泵選型不合理。S抽水站配備了36ZLB-100型號的立式軸流泵，該抽水泵配套的三相異步電動機(jī)型號為JSL14（TH）-10型，電動機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵nD值分別為94r/min、493，而一般的軸流泵的nD值不大于435，由此可見立式軸流泵存在的nD值偏高問題。此外，該型號的立式軸流泵還采用了喇叭口加導(dǎo)葉體的水下部分結(jié)構(gòu)，這就使得喇叭口上內(nèi)邊緣與導(dǎo)葉體下內(nèi)邊緣共同組成了轉(zhuǎn)輪室，受此結(jié)構(gòu)影響，葉片的汽蝕也將直接導(dǎo)致喇叭口及導(dǎo)葉體出現(xiàn)嚴(yán)重汽蝕，水泵汽蝕問題的嚴(yán)重性因此大幅提升。②進(jìn)水流道形狀尺寸設(shè)計不合理。S抽水站采用了開敞式一泵一室的進(jìn)水流道，且泵室的后壁為半圓形，這使得水泵中心與后壁圓心的距離為2.33m（后壁距X），而X/D=1.94（喇叭口直徑D），這便使得水泵臨界淹深較大、水流流態(tài)不好，回流和漩渦的形成幾率大大提升，由此為氣體進(jìn)入泵體提供的契機(jī)最終使得泵體內(nèi)存在嚴(yán)重的壓力分布不均勻問題，這同樣在一定程度上加重了水泵汽蝕問題的嚴(yán)重性。③水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重。S抽水站的水泵選擇了普通橡膠材料作為上下水水稻軸承的耐磨介質(zhì)，但由于這類材料的耐磨性較差，水泵每次更換耐磨介質(zhì)的間隔時間往往不足1000臺時，而如果不及時更換，則會引發(fā)電機(jī)過載、破壞性損壞、電機(jī)燒毀等事故，這同樣需要得到重點關(guān)注[1]。

1.2 間隙超標(biāo)

1.2.1 實例概況

Y抽水站現(xiàn)裝機(jī)6臺套，裝機(jī)容量、設(shè)計揚(yáng)程分別為9600kW、5.62m，設(shè)計流量為23m3/s，水泵型號為2.8CJ-70。在2017年對8#機(jī)組的檢查中，檢查人員發(fā)現(xiàn)檢修門嚴(yán)重漏水，機(jī)坑積水無法排除，這使得主水泵無法打開進(jìn)行檢查，而在邀請專業(yè)公司進(jìn)行疏浚后，檢查人員發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承出現(xiàn)了軸承間隙嚴(yán)重超標(biāo)、軸瓦磨損嚴(yán)重、水泵軸頸部位磨蝕痕跡明顯、油盆進(jìn)水嚴(yán)重等問題，由此可見Y抽水站水泵運(yùn)行問題的嚴(yán)重性。

1.2 .2問題原因

Y抽水站采用轉(zhuǎn)動油盆式稀油潤滑軸承作為水導(dǎo)軸承，以及錫基巴氏合金的軸瓦，螺旋套反螺旋加下平板密封屬于其運(yùn)行水密封，并采用空氣圍帶充氣進(jìn)行停機(jī)封水，而結(jié)合以往大修資料與實際問題，可確定問題的出現(xiàn)主要是由于水導(dǎo)軸承間隙過大。因8#機(jī)組長時間運(yùn)行，且4次大修中均為進(jìn)程軸瓦的處理，在水密封失效的影響下，油盆常年處于大量進(jìn)水狀態(tài)，進(jìn)入軸承的粒徑較小泥沙也使得水導(dǎo)軸承間隙日漸擴(kuò)大，由此帶來的危害可見一斑。此外，機(jī)組進(jìn)水流道及機(jī)坑存在的較為嚴(yán)重淤積也與問題的出現(xiàn)存在一定聯(lián)系，運(yùn)行擺度增大更是受到了其較為直接的影響，該原因同樣需要得到重視[2]。

2 抽水站水泵運(yùn)行問題的針對性處理措施

2.1 水泵汽蝕的技改處理

為解決S抽水站存在的水泵汽蝕問題，該抽水站采用了以下幾方面技改處理措施：①更換抽水泵型號。由于36ZLB-100型號的立式軸流泵無法較好滿足S抽水站的運(yùn)行需要，因此抽水站在不變動管道系統(tǒng)、土建基礎(chǔ)的前提下選擇了900ZLB2.8-6.7型軸流泵取代原抽水泵，該抽水泵的設(shè)計流量、設(shè)計揚(yáng)程分別為2.8m3/s、6.7m，并以ns=700為模型。技改同時更換了喇叭口、葉輪、導(dǎo)葉體、水泵軸、電動機(jī)，并新增了葉輪式，且水泵軸加長了0.35m，改造后水泵的nD值由原來的493降至419。新抽水泵采用了“喇叭管+葉輪室+導(dǎo)葉體”組成的水下部分結(jié)構(gòu)，這使得葉輪室及葉片為水泵汽蝕主要發(fā)生部位，喇叭管、導(dǎo)葉體僅會受到出現(xiàn)輕微的汽蝕，水泵汽蝕問題由此得到了較好控制。②改善進(jìn)水流道水流流態(tài)。進(jìn)水流道形狀尺寸設(shè)計不合理在很大程度上加重了S抽水站水泵汽蝕問題的嚴(yán)重性，因此S抽水站采用了在泵室后壁增建“ω”墻、增建攔污柵工作橋、增加水泵淹沒深度并采用抗汽蝕材質(zhì)的處理方式，其中“ω”墻的壁高為1.8m，泵室后壁距為0.5D，由此即可有效改善泵室進(jìn)水流態(tài)，死水區(qū)的漩渦也得到了較好消除；攔污柵工作橋則能夠更好服務(wù)于雜草污物清理，水流流態(tài)的改善同樣可由此獲得支持；增加水泵淹沒深度主要通過加長泵軸實現(xiàn)，由此降低水泵喇叭懸高、降低葉輪安裝高度，水泵的淹沒深度增加了0.35m，水泵汽蝕問題由此得到了進(jìn)一步控制。③開展水導(dǎo)軸承技改。為解決水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重問題，S抽水站開展了水導(dǎo)軸承技改探索，最終水稻軸承的內(nèi)襯材料選擇了聚氨酯，并采用分半式結(jié)構(gòu)取代了原有的整體式結(jié)構(gòu)，S抽水站水泵汽蝕問題由此得到了進(jìn)一步控制[3]。

2.2 間隙超標(biāo)的改造處理

在對比重新澆鑄巴氏合金軸瓦、應(yīng)用水潤滑賽龍軸承兩種問題處理方案后，Y抽水站采用了后者進(jìn)行間隙超標(biāo)的改造處理，具體改造處理內(nèi)容如下所示：①保留原水泵軸承架。使用水潤滑賽龍軸承替代油潤滑軸承，更換后的軸承應(yīng)取消水密裝置和油盆，并選擇分半結(jié)構(gòu)。②泵軸返廠大修。需通過返廠大修的方式重新包焊導(dǎo)軸承段軸套不銹鋼，原平板密封處還需要增加包焊不銹鋼軸套。③軸承安裝。由于采用了分半結(jié)構(gòu)的水潤滑賽龍軸承，因此安裝過程中需首先合攏安裝分半軸承體，并在錐銷和哈夫面螺栓緊固到位后在軸承體中裝入分半賽龍軸承瓦體，最終將裝上分半壓板。為保證水潤滑賽龍軸承部件的整體性，需保證安裝過程中軸瓦體、軸承體、壓板分半線均兩兩錯開，最終做好軸承徑向位置的調(diào)整，即可保證間隙的均勻，間隙超標(biāo)問題可由此得到順利解決。值得注意的是，為保證導(dǎo)葉體內(nèi)腔能夠擁有充足的水量潤滑，技術(shù)人員同時拆除了原油導(dǎo)軸承及其密封結(jié)構(gòu)。2017年8月1日，Y抽水站8#機(jī)組主水泵水導(dǎo)軸承改造完成，運(yùn)行中機(jī)組法蘭擺度平均值為0.2mm，且水泵無汽蝕發(fā)生，間隙超標(biāo)改造處理的有效性可見一斑。

3 結(jié)論

綜上所述，抽水站水泵運(yùn)行問題的影響較為深遠(yuǎn)，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的更換抽水泵型號、改善進(jìn)水流道水流流態(tài)、開展水導(dǎo)軸承技改、保留原水泵軸承架、泵軸返廠大修等內(nèi)容，則提供了可行性較高的抽水站水泵運(yùn)行問題處理路徑，而為了更好處理這類問題，各類新型科技成果在抽水站水泵領(lǐng)域的應(yīng)用必須得到重視。