大中型水泵機組主要故障及檢修研究

梁雪云

（廣東省源天工程有限公司，廣東廣州 511340）

0 前言

大中型水泵機組的性能穩(wěn)定對于水泵站的穩(wěn)定運行具有重要影響，對于某些重要的水泵站而言，機組的運行時間長且維修時間短，對故障檢測、處理提出了較高要求。所以工作人員必須高度重視各類水泵機組的故障問題，確定檢修方案，這樣才能保證水泵機組的正常運行。

1 大中型水泵機組的主要故障問題

1.1 電子繞組故障

目前我國大中型泵站機組電機額定電壓一般維持在6~10kW，功率為500~7000kW，很多機組都處于長期高負荷運行，因此會出現(xiàn)電機絕緣老化的現(xiàn)象，其中以電機繞組故障現(xiàn)象最為常見。造成電子繞組故障的原因很多，包括電老化、熱老化、機械老化等。以熱老化為例，水泵機組在運行期間，會因為長時間受熱而出現(xiàn)不同物理與化學變化，包括龜裂、揮發(fā)等，造成材料的變質(zhì)與老化，再加之電機冷卻方式的影響，在熱老化的情況下會造成電機絕緣性質(zhì)下降。

1.2 水泵導軸承故障

目前水泵導軸承可以分為水潤滑軸承與油潤滑軸承兩種，其中以油潤滑軸承最為常見。一直以來，油潤滑軸承材料一般以巴氏合金為主，該材料的運行壽命長且承載力高。但是因為油潤滑軸承的結(jié)構(gòu)相對復雜，造成下部的水封裝置以及油自循環(huán)系統(tǒng)中經(jīng)常會出現(xiàn)故障，造成軸承漏水等現(xiàn)象[1]。

1.3 水泵氣蝕

造成氣蝕破壞的原因較多，包括：①水泵本身的汽蝕性能差。理論上來講，水泵汽蝕需要通過理論模型的方法計算汽蝕余量，并根據(jù)汽蝕相似定律計算原型泵的必要汽蝕量。但是這種方法存在一定不足，容易出現(xiàn)誤差。②運行偏離設計工況。一般泵站上下游水位變化的情況下，難以保證機組始終在設計揚程的范圍運行，若出現(xiàn)較大偏差，就影響葉輪進口流態(tài)變化，引發(fā)汽蝕。

2 大中型水泵機組故障檢修手段

2.1 電子繞組故障檢修思路

在電子繞組故障檢修期間，其檢修思路基本可以分為五步，包括清洗、定子檢修、轉(zhuǎn)子檢修、繞組噴漆以及干燥。其中清洗的主要目的，就是充分清除絕緣物質(zhì)表面的污垢，目前常使用汽油清洗的方法；在定子檢修期間，常檢修的部位包括鐵芯、繞組槽以及繞組端部；轉(zhuǎn)子檢修部件包括集電環(huán)、轉(zhuǎn)子槽楔等；繞組噴漆是通過壓縮空氣機吹掃定子之后，再用絕緣漆淋繞線圈做噴澆，最后干燥即可。

2.2 水泵導軸承故障檢修方法

在有優(yōu)化軸承檢修期間，工作人員需要重點關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：①檢查軸承瓦面的磨損程度以及接觸點、接觸面積情況；②觀察筒式瓦的間隙情況，測量軸承瓦內(nèi)徑，判斷內(nèi)徑規(guī)格是否發(fā)生變化；③近距離觀察軸瓦的狀態(tài)，包括有無硬點、裂隙、密集氣孔、脫殼等，或者表面是否有燒瓦痕跡。一般在發(fā)現(xiàn)水泵導軸承存在上述問題之后，根據(jù)故障現(xiàn)象針對性處置就可以解決故障；而針對軸承孔徑過大的問題，可以考慮重新澆筑軸承合金。

同時，相關(guān)人員還應該重點考慮以下兩種特殊情況：①潤滑不足。造成水泵導軸承故障的主要原因，是上油量明顯小于軸承潤滑所需要的油量，尤其是兩者差值過大的情況下，將會導致軸承在異常狀態(tài)下工作，加速材料磨損、發(fā)熱，最終破壞了潤滑油膜層。所以在檢修期間，工作人員需要觀察潤滑油量變化情況，減少因為潤滑油量不足而引發(fā)故障。②密封失效。在密封失效的情況下，水泵導軸承會出現(xiàn)導葉體輪轂與轉(zhuǎn)輪輪轂之間設置的水密封失效，并出現(xiàn)嚴重漏水。所以針對該故障，工作人員需要隨時觀察水泵軸承的狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)泥沙侵入等情況時，應該及時停機處理，避免造成失效[2]。

2.3 水泵汽蝕處理方法

在發(fā)現(xiàn)水泵汽蝕現(xiàn)象后，需先將汽蝕層剝掉，此時工作人員可手持砂輪打磨機進行打磨，之后在打磨后用風鏟鏟除；再用砂輪機磨去表面上氧化滲碳層，方便焊接。在焊接期間，選擇含鉻量超過12%的不銹鋼條進行處理即可，將電焊把設置為正極、葉輪為負極；先處理汽蝕破壞深度超過5mm的部位，采用堆焊的方法，選擇化學成分接近部件的焊條打底，最后兩層焊接不銹鋼條即可，要確保鋼條的焊接高度應該高出原表面2mm以上，方便做后續(xù)的打磨處置，使水泵能夠符合之前的線條。

3 實例分析

3.1 案例簡介

某水泵機組在運行期間出現(xiàn)了嚴重的振動現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)是因為管道固有頻率與葉片通過頻率重合，最終造成出口管道振動，振動的波形如圖1所示。

該機組功配置了三臺立式凝結(jié)水泵，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，通過對其運行狀態(tài)進行觀察后，上述三臺泵機在單獨運行的情況下，穩(wěn)定性良好，出口管道振動情況小于12mm/s，此時振動主要成分是葉片通過頻率6X。而在任意兩臺泵同時運行的情況下，管道振動現(xiàn)象明顯，其中最大的振動頻率超過150m/s。

3.2 振動原因分析

經(jīng)過對振動現(xiàn)象進行調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)振動頻率以6X頻率為主，證明每臺泵都存在流體壓力脈動所引發(fā)的振動情況，當壓力振動頻率與管道固有頻率重合的情況下，造成出口管道葉片出現(xiàn)了頻率共振的問題。振動不僅造成了大量噪音，也會破壞設備的結(jié)構(gòu)，影響水泵機組的正常運行。

3.3 振動處理方法

在振動處理中，根據(jù)生產(chǎn)常見提供的相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)同類水泵在運行期間并沒有出現(xiàn)過振動現(xiàn)象，所以針對這一故障，決定先改管道的布置方法，在母管與凝結(jié)水泵出口管位置增加一個45°的彎頭，以控制出口水流對管道造成的脈沖激勵影響。在此基礎上，將兩個水泵葉輪葉片從6個改為7個，另一個水泵的葉片依然保持6片；之后將調(diào)整葉片的水泵頻率從最初的148Hz上升至172.7Hz，避免原有水管的出水頻率。

從效果來看，在經(jīng)過上述處理后，單泵運行振動的現(xiàn)象得到有效改善，證明凝結(jié)水泵壓力脈動現(xiàn)象得到顯著改善，而管道所傳遞的振動力明顯不足，所以振動現(xiàn)象可以得到有效解決，水泵機組的運行逐漸恢復正常。

4 結(jié)束語

目前大中型水泵機組在運行期間可能會出現(xiàn)多種故障，因此相關(guān)人員應該重點觀察水泵機組的狀態(tài)，在發(fā)生故障后，認真尋找吹安故障的原因，并從故障處置角度入手，強化各個部件的故障處理能力，爭取能夠及早預見故障發(fā)生，這樣才能降低故障發(fā)生率，最大程度保證安全。