長江中下游地區(qū)立式長軸深井泵選型方案

陸 偉 胡高斌 薛泳泳 蔣 柯

（ 江蘇國信靖江發(fā)電有限公司，江蘇 泰州214500）

1 立式長軸深井泵相關(guān)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點

1.1 案例

以某電廠旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵為例，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵作用為抽取循泵房進水間水，升壓后沖洗旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)面上的污物；采用直流供水系統(tǒng)，布置在長江大堤內(nèi)，循泵站內(nèi)設(shè)4 臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵，全露天布置。

生產(chǎn)廠家：上海阿波羅機械股份有限公司

型號：150AL-45-000

1.2 介質(zhì)泥沙含量參數(shù)

長江中下游的來沙以懸沙為主，本河段汛期沙量較大，汛期輸沙率占全年的90%，其中7～9 月輸沙率達全年總量的59.3%。根據(jù)大通水文站1953～1989 年歷年泥沙資料統(tǒng)計如下：

歷年最大含沙量：3.240kg/m3(1959 年8 月6 日)

歷年最小含沙量：0.016kg/m3(1999 年3 月3 日)

表1 水質(zhì)全分析報告

歷年平均含沙量：0.19g/m3

根據(jù)垂線含沙量統(tǒng)計，本次測驗期間測點的最大含沙量值為1.14kg/m3，垂線平均最大含沙量值為0.502kg/m3。

1.3 水質(zhì)

水源為長江水，長江水全年水量豐富，水質(zhì)較好，且全年保持穩(wěn)定。此外長江水受污染程度輕，地面水環(huán)境質(zhì)量狀況較好。根據(jù)現(xiàn)階段電廠提供的一份水質(zhì)全分析報告資料，長江水懸浮物及含鹽量低，化學耗氧量低，總體水質(zhì)較好。

1.4 設(shè)備參數(shù)

泵使用工況點 運行工況 項目 單 位 流量范圍 m3/h 140 揚程范圍 m 55 軸功率 kW 32.8 效率 % 70 汽蝕余量 mH20 2.0 轉(zhuǎn)速 r/min 1450 出口公稱直徑 mm DN175 出口公稱壓力 MPa PN1.6 水泵級數(shù) 5 水泵總重量 kg 3900 旋轉(zhuǎn)方向 電機端看順時針旋轉(zhuǎn)

電機參數(shù)

項目 單 位 數(shù) 據(jù) 額定功率 kW 45 主要 特性 額定電壓 V 380 同步轉(zhuǎn)速 r/min 1450 頻率 Hz 50 效率 % 84.2 功率因數(shù) % 0.88 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 （倍） 1.9 堵轉(zhuǎn)電流 （倍） 6.0 最大轉(zhuǎn)矩 （倍） 2.2 絕緣等級 IP56/F 級 重量（電機總重） kg 320 旋轉(zhuǎn)方向 與泵的旋轉(zhuǎn)方向相同 電動機制造廠 河北衡水

1.5 設(shè)備主要部件材質(zhì)

序號 主要部件名稱 材質(zhì) 1 葉輪 304 不銹鋼 2 泵座 QT400 球墨鑄鐵 3 導葉體、下殼體 304 不銹鋼 4 泵軸 2Cr13 5 軸承 進口賽龍聚胺脂軸承 6 軸套 2Cr13 7 聯(lián)軸器 304 不銹鋼 8 揚水連接管 304 不銹鋼 9 濾水網(wǎng) 304 不銹鋼 10 緊固件 304 不銹鋼

2 換型的必要性

2.1 超長泵體導致水中導軸承數(shù)量與葉輪級數(shù)均較多，且原導軸承選用普通橡膠材質(zhì)，江水中泥沙含量較高，水質(zhì)較差，設(shè)備故障率較高。

2.2 立式長軸深井泵因為其結(jié)構(gòu)特點解體檢查必須要行車配合逐級起吊拆卸，有些位置行車行程不夠還需要協(xié)調(diào)吊車現(xiàn)場配合，每次檢修費用都較高；單臺泵每年檢修備件費用就要5萬，算上人工費達到每臺泵1 年檢修費用達到15 萬元。

2.3 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵為旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)提供足夠壓力的沖洗水，沖洗水泵故障如果備用泵也出現(xiàn)問題的話會導致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)板發(fā)生變形，不及時處理嚴重的時候甚至會影響機組真空，導致跳機事故。

綜上所述，為克服設(shè)備故障頻繁、檢修費用高等不利因素，滿足長江中下游地區(qū)江水泥沙含量高的實際運行工況，決定采用耐泥沙磨損、更高性能的陶瓷軸承代替原有的橡膠軸承，并提升流體主要部件材質(zhì)，提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。

圖1

3 選型方案

3.1 原旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵結(jié)構(gòu)特點及存在問題

如圖1 所示，原旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵是上海阿波羅生產(chǎn)的長軸深井泵，采用立式泵的超長泵體和水中導軸承，水下級數(shù)較多（五級葉輪），導致故障率較高，需要頻繁進行檢修，且因為導軸承采用普通橡膠材質(zhì)，加之水下級數(shù)較多，部件易腐蝕，某電廠已經(jīng)發(fā)生過多起此類型立式長軸深井泵的工作部件脫落入水中的事故。此類型水泵不僅故障率高，壽命低，而且檢修極不方便，需要逐級起吊提升進行拆卸，而且由于其高故障率，直接影響到機組的安全穩(wěn)定運行。

3.2 新泵的選型要求

3.2.1 為了滿足現(xiàn)場運行需求，參數(shù)要求如下：

流量140m3/h；

揚程55m；

轉(zhuǎn)速1475r/min；

效率70%；

電機功率小于等于45kw；

泵長度12700mm（從基礎(chǔ)到泵吸入口）。

圖2

3.2.2 結(jié)構(gòu)要求

如圖2 所示，在泵的揚程和流量滿足正常運行需求的條件下，結(jié)構(gòu)上在水下設(shè)置一級葉輪，上機架設(shè)計一級升壓葉輪，水下部件負載較輕，有利于延長使用壽命；上機架軸承設(shè)計兩道軸承增強傳動軸的剛性，穩(wěn)定性更好，升壓葉輪工作負載有上機架承受，可以提高設(shè)備使用壽命。

3.2.3 材質(zhì)要求

流體主要部件采用不銹鋼材質(zhì)，水下導軸承采用耐磨耐泥沙陶瓷軸承（陶瓷軸承），有效減少了磨損及腐蝕。（連續(xù)使用壽命至少達到3000 小時）

3.3 新泵的結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)勢

新型水泵設(shè)計水下只有一級誘導輪，平臺上是主葉輪，水下級數(shù)較少，加上泵體導軸承使用耐磨耐腐蝕耐泥沙的碳化鎢軸承（陶瓷軸承），可以有效減少了故障率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；且因為水下只有一級誘導輪，也方便了泵體的檢修，節(jié)約了人力、物力和財力。

4 換型后的使用效果

長江中下游地區(qū)某電廠旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵換型后運行狀態(tài)良好，水泵出力、電流等參數(shù)與之前基本一致。出口流量約140m3/h，揚程約55m，電機功率約45kw。目前該泵換型后運行至今已滿兩年，除調(diào)整更換填料、定期補油等日常維護工作外未進行過大修。

新型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵水下部分只有一級誘導輪，主葉輪在平臺上，有效減少了故障率；運行期間無故障情況發(fā)生，大大提高了沖洗水泵的穩(wěn)定性，保障了循環(huán)水系統(tǒng)的安全運行。目前該電廠同類型立式長軸深井泵已陸續(xù)進行升級換型，新泵在運行期間各種工況下運行參數(shù)均滿足設(shè)計要求，每臺泵年檢修費用節(jié)約約10 萬，機組在經(jīng)濟性、安全性、穩(wěn)定性等方面得到了顯著提高。