泵站高揚(yáng)程自平衡多級離心泵安裝關(guān)鍵技術(shù)與調(diào)試運(yùn)行

魏翠霞，楊 勇

（中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司,陜西 西安 712000）

1 概述

陜西省涇河?xùn)|莊水利樞紐工程是國家172 項(xiàng)重點(diǎn)工程之一,因庫區(qū)前期水質(zhì)檢測不滿足施工期生產(chǎn)和生活用水需求,將寶雞峽甘河水庫水源作為取水點(diǎn),利用DN800 壓力管道逐級加壓泵站輸送至高位水池,再利用配水支線管道自流至各施工區(qū)域,以滿足該工程施工期生產(chǎn)和生活用水。輸水線路總長度21.5 km,共分三級加壓泵站,總揚(yáng)程645.4 m,總裝機(jī)7500 kW,施工期總用水量4380 萬m3,每級泵站輸水揚(yáng)程均大于200 m,屬于高揚(yáng)程泵站。

每級泵站設(shè)置4 臺高揚(yáng)程自平衡多級離心泵,離心泵主要由泵、電機(jī)和底座三部分組成。一般情況下,自平衡多級離心泵三部分在工廠整體組裝,附帶底座已將水泵和電機(jī)校正,運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝,找平底座時(shí)可不必卸下水泵和電機(jī),安裝十分方便；而對于本工程高揚(yáng)程、流量大的離心泵,要求的機(jī)組功率較大,單體重量較大（單件重量約5 t）,為方便運(yùn)輸,將電機(jī)、泵體和底座分開包裝箱運(yùn)輸,在現(xiàn)場環(huán)境下泵體、電機(jī)及聯(lián)軸器校正的安裝技術(shù)尤為重要。

圖1 水泵安裝效果圖

2 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵安裝技術(shù)控制的提出

對于分體式高揚(yáng)程單體重量大的離心泵安裝來說,吊裝就位、支承、泵體水平度和同軸度要求嚴(yán)格,若安裝不當(dāng)將會影響泵的整體安全運(yùn)行效果,出現(xiàn)增加廠房噪音,降低設(shè)備壽命等問題,甚至造成嚴(yán)重的人身傷害或損壞設(shè)備,所以本文從電機(jī)、泵和底座分離運(yùn)輸現(xiàn)場組合安裝的高揚(yáng)程自平衡多級離心泵安裝技術(shù)來展開研究。

3 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵安裝技術(shù)

3.1 安裝前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

（1）設(shè)備進(jìn)場后應(yīng)立即通知監(jiān)理,監(jiān)理工程師應(yīng)及時(shí)組織項(xiàng)目法人、安裝、制造商和設(shè)計(jì)等多家單位人員參加開箱聯(lián)合驗(yàn)收,仔細(xì)檢查看是否與設(shè)計(jì)要求的訂單相同,在運(yùn)輸過程中是否存在損壞或缺少的部件；

（2）若進(jìn)場后不能立即安裝需要存儲時(shí),在短期（小于3個(gè)月）：最好貯存在室內(nèi)并做好防雨、防塵和防潮等措施；在長期（大于3個(gè)月）：每周需手動盤車1次,且每次盤車180°,且做好防雨、防塵和防潮等措施,便于安裝時(shí)聯(lián)軸器正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

（3）安裝前結(jié)合設(shè)計(jì)土建、電氣圖紙與廠家提供的設(shè)備圖紙和相關(guān)資料詳細(xì)審閱對照,檢查設(shè)備基座上預(yù)留的螺栓孔和基礎(chǔ)混凝土預(yù)留錨筋孔是否一致,基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)要求,機(jī)組是否完整、有無損壞；

（4）檢查泵體流道內(nèi)有無雜物并進(jìn)行清除,以免因雜物而破壞機(jī)組的正常運(yùn)行,檢查吊裝設(shè)備機(jī)具是否吊裝符合要求；

（5）準(zhǔn)備好必要的基座用的墊鐵和聯(lián)軸器對中用的墊片,墊片最好準(zhǔn)備楔形鋼板和銅皮兩種,楔形鋼板用于水泵粗平,銅皮用于聯(lián)軸器同心時(shí)電機(jī)精平,一般墊片不允許超過三層；

（6）除以上外,安裝方案、安全技術(shù)措施、人員設(shè)備和安全技術(shù)交底等均要到位。

3.2 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵安裝順序

東莊供水項(xiàng)目泵站水泵設(shè)備安裝,由于設(shè)計(jì)泵基座和二期混凝土均為C30 常態(tài)混凝土,設(shè)計(jì)未布設(shè)基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板,這就給安裝調(diào)試增加了難度。通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),先安裝泵體、連接進(jìn)出口管路、電機(jī)、澆筑地腳螺栓預(yù)留孔和二期混凝土,最后調(diào)整水泵和電機(jī)聯(lián)軸器同軸度、加固及電氣安裝與調(diào)試運(yùn)行是最快捷的,而這整個(gè)流程中最為關(guān)鍵的就是泵體與電機(jī)安裝水平度和電機(jī)軸和泵軸同軸度校正,安裝精度高低直接影響設(shè)備的正常安全運(yùn)行。

3.3 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵泵體與電機(jī)安裝

泵體和電機(jī)在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行安裝,先安裝泵體、連接進(jìn)出水管,再安裝電機(jī)調(diào)試同軸度,最后安裝電氣和附屬設(shè)備調(diào)試運(yùn)行。

（1）泵體安裝

泵體安裝在基座混凝土滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行,基座面與二期混凝土結(jié)合處鑿毛清理,鑿除一期混凝土澆筑后表面乳皮,利用測量儀器在基礎(chǔ)上放樣軸線及標(biāo)高,利用10 cm×5 cm槽鋼制作2 組馬凳,馬凳支撐采用直徑≥16 mm鋼筋焊接,馬凳數(shù)量和支撐點(diǎn)可根據(jù)設(shè)備重量計(jì)算得知,馬凳頂標(biāo)高嚴(yán)格控制,在根據(jù)軸線位置吊裝泵體至馬凳上校正,利用墊鐵找正,使泵體的水平度為0.2/1000 mm,高程允許偏差宜為±1 mm,基準(zhǔn)平面位置允許偏差宜為±2 mm,電焊機(jī)臨時(shí)焊點(diǎn)加固。楔形鋼板其薄邊厚度不應(yīng)小于10 mm,斜率為1/25～1/10。楔形鋼板面積按A≥C（Q1+Q2）/R,（其中：A楔形鋼板面積,平方米；Q1設(shè)備作用于楔形鋼板上的重力,N；Q2地腳螺栓擰緊后分布在楔形鋼板上的壓力,可取螺栓的許用應(yīng)力,N；R基礎(chǔ)或基礎(chǔ)混凝土的單位面積抗壓強(qiáng)度,可取混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度,MPa；C安全系數(shù),取1.5～3.0）。

接下來檢查進(jìn)出口管路是否符合設(shè)計(jì)要求,安裝地腳螺栓,將地腳螺栓插入水泵基座預(yù)留的地腳螺栓孔內(nèi),并穿過泵底座預(yù)留孔且上下各擰緊螺母,地腳螺栓應(yīng)有足夠的露出長度,給機(jī)組調(diào)整預(yù)留余量。通常采用彎鉤式地腳螺栓。地腳螺栓露出長度為底座地腳孔長度＋墊片＋螺母＋（15～20）mm為宜。最后澆灌二期混凝土,二期混凝土宜采用≥基座的微膨脹或無收縮水泥混凝土澆灌,先灌注地腳螺栓預(yù)留孔再澆筑二期剩余部分混凝土,在振搗過程中防止碰撞地腳螺栓、馬凳或泵體造成偏移,二期混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上,方可進(jìn)行進(jìn)出口管道連接和后續(xù)施工。

（2）電機(jī)安裝

電機(jī)安裝在泵體安裝完成后進(jìn)行,電機(jī)安裝精度的高低直接影響離心泵與電機(jī)同軸度,在電機(jī)安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制,初校同軸度。電機(jī)起吊時(shí)禁止將鋼絲繩直接綁扎在集電環(huán)和換向器上起吊,安裝和二期混凝土澆筑順序與泵體安裝基本一致,不同的是先埋地腳螺栓、澆筑二期混凝土,再安裝調(diào)試電機(jī)。

地腳螺栓安裝在基座混凝土預(yù)留孔,并與基礎(chǔ)鋼筋焊接,安裝精度中心線與基準(zhǔn)線的偏差不應(yīng)大于2 mm,高程偏差為0～+3 mm,且在地腳螺栓處安裝厚度不宜小于8 mm的基礎(chǔ)開孔鋼板,開孔徑宜大于4mm地腳螺栓直徑,基礎(chǔ)鋼板與電機(jī)基座接觸面應(yīng)平整、光潔,基礎(chǔ)鋼板埋設(shè)的允許高程偏差應(yīng)為-0.5 mm～0,中心和分布位置偏差不應(yīng)大于3 mm,水平偏差不應(yīng)大于1 mm/m。

安裝電機(jī)前,先對基座混凝土進(jìn)行檢查復(fù)核,將設(shè)備安裝區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)表面清理干凈,必要時(shí)修復(fù)處理,嚴(yán)格檢查基礎(chǔ)的水平度,符合相關(guān)規(guī)范要求后方可安裝電機(jī)。

3.4 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵與電機(jī)聯(lián)軸器的校正

泵軸和電機(jī)軸的同軸度是通過泵聯(lián)軸器和電機(jī)聯(lián)軸器的相互位置得以體現(xiàn),聯(lián)軸器是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)泵軸與電機(jī)軸之間必不可少的連接設(shè)備,校正的目的是兩個(gè)軸中心線在同一直線上,校正的精度高低直接影響到離心泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)壽命,對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的高揚(yáng)程離心泵尤其重要,因此聯(lián)軸器校正是設(shè)備安裝的重要步驟之一。

通常高揚(yáng)程自平衡多級離心泵多使用彈性柱銷聯(lián)軸器和彈性爪型聯(lián)軸器兩種,本工程離心泵應(yīng)用的是彈性柱銷聯(lián)軸器,下面就以本工程應(yīng)用為例介紹聯(lián)軸器的同軸度校正法。

彈性柱銷聯(lián)軸器的校正主要是調(diào)整電機(jī)聯(lián)軸器和泵聯(lián)軸器大端面之間的距離、軸心線的偏移量和軸心線的偏轉(zhuǎn)角度（注：1.聯(lián)軸器同軸度的校正是在以泵體為基準(zhǔn)的情況下調(diào)整電機(jī)；2.校正時(shí)必須將聯(lián)軸器的彈性柱銷取下；3.調(diào)整泵與電機(jī)聯(lián)軸器間隙前必須將泵轉(zhuǎn)子向電機(jī)方向拉出,直到不能拉動為止,以防止運(yùn)轉(zhuǎn)后泵軸與電機(jī)軸相抵發(fā)生斷軸或發(fā)生電機(jī)燒毀事故）。彈性柱銷聯(lián)軸器的校正見圖2～圖5、表1。

表1 泵聯(lián)軸器和電機(jī)聯(lián)軸器的相互位置要求

圖2 端面間隙

圖5 軸心線的偏移量測量

圖3 軸線的偏移量

圖4 端面間隙不均勻

彈性柱銷聯(lián)軸器的校正常用方法較多,如千分表測量法、雙表測量法、簡單的角尺和塞尺測量法、中心卡和塞尺測量法等,本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際,以千分表測量法為例,采用帶有吸附磁鐵底座的千分表,通常檢測的是軸線偏移量和端面間隙。

軸線偏移量校正,首先將千分表座吸附在水泵聯(lián)軸器的外圓上,千分表側(cè)頭壓著另一聯(lián)軸器的外圓,調(diào)整表針指在零位,然后用人力轉(zhuǎn)動軸2～3周,觀察千分表的指針在一周內(nèi)的變化量（即為2倍軸線偏移量值）,分別記錄0°、90°、180°、270°四個(gè)位置標(biāo)上記號測量,讀取數(shù)值做好記錄,進(jìn)而根據(jù)所測出的數(shù)據(jù)分析其中心偏離情況。切記以水泵聯(lián)軸器為基準(zhǔn)調(diào)整電機(jī)聯(lián)軸器與水泵聯(lián)軸器的同軸度,不可轉(zhuǎn)動千分表測頭指向的聯(lián)軸器,否則測得數(shù)值不正確。分析數(shù)據(jù)如下：將每一對稱點(diǎn)的數(shù)據(jù)為一組,同一組數(shù)據(jù)小的方向就是軸的偏離方向,因此需要調(diào)整的方向就是軸偏向的對向,即同一組數(shù)據(jù)的大值方向。調(diào)整的方法將電機(jī)地腳螺栓松動,用手拉葫蘆或機(jī)械千斤頂將基座和基座預(yù)埋鋼板間隙拉開,用不同厚度的銅皮墊底進(jìn)行調(diào)整,銅皮塞進(jìn)靠近地腳螺栓處的基礎(chǔ)鋼板上,稍微墊高此處的基座,從而使電機(jī)軸孔向相對一方斜移少許。完成后再對其進(jìn)行測量、記錄、分析其數(shù)據(jù),判斷其偏差是否符合標(biāo)準(zhǔn)。用同樣的方法進(jìn)行其它測量方向的調(diào)整,一直到整條聯(lián)軸器四周的距離在偏差范圍時(shí)即可,兩聯(lián)軸器間隙采用游標(biāo)卡尺或塞尺測量即可。擰緊電機(jī)地腳螺栓固定位置,焊機(jī)點(diǎn)焊四周基座與預(yù)埋鋼板加固。

4 高揚(yáng)程自平衡多級離心泵調(diào)試運(yùn)行

離心泵調(diào)試運(yùn)行是機(jī)組安裝后的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)離心泵安裝精度和后期正常運(yùn)行的保證,主要為調(diào)試運(yùn)行前的各項(xiàng)檢查、灌泵、泵啟動、泵調(diào)試運(yùn)行過程中的監(jiān)測、停泵記錄數(shù)據(jù)和聯(lián)軸器的校正復(fù)核等。

4.1 泵運(yùn)行前的檢查

開機(jī)前先檢查泵及附屬設(shè)施是否安裝完成,管道墊圈、螺栓松緊程度,是否存在漏水現(xiàn)象,電動開關(guān),檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確；泵體沖水是否充滿；聯(lián)軸器是否找正符合相關(guān)要求,軸轉(zhuǎn)動是否靈活；泵及驅(qū)動源軸承是否注油或油脂；帶點(diǎn)設(shè)備是否接地良好。

4.2 調(diào)試運(yùn)行啟動

初始啟動前,檢查吸入管及泵體內(nèi)是否充滿水,將泵體內(nèi)的空氣全部排盡,進(jìn)口管閥門全開,出口管閥門處于全關(guān)閉,所有設(shè)備和人身安全有關(guān)設(shè)備及控制器必須都已經(jīng)安裝并能正常運(yùn)行,滿載連續(xù)運(yùn)行1 h～2 h；啟動時(shí),一旦將變頻電機(jī)連接泵上后就不能調(diào)整或檢查轉(zhuǎn)速控制器或超速設(shè)定,若沒檢查設(shè)定,應(yīng)拆掉連接并按電機(jī)廠家說明檢查；啟動后,管材壓力表,待壓力接近額定揚(yáng)程或揚(yáng)程不再變化時(shí),立即徐徐打開出口閥,流量逐漸提高,工作電流逐漸上升。打開出口閥門的速度應(yīng)以壓力表的壓力變化確定。改變出口閥的開啟大小,調(diào)節(jié)出口壓力和流量,確保證機(jī)組安全運(yùn)行。

4.3 運(yùn)行停機(jī)

運(yùn)行停機(jī)先關(guān)閉出口閥,至全閉狀態(tài),應(yīng)即刻停機(jī),并確保電機(jī)電源處于斷開狀態(tài),最后關(guān)閉吸入管閥門,將所有的控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備、儀器、儀表等回到原始狀態(tài),并注意有無異常,如果冬季泵內(nèi)水有結(jié)凍的可能,泵及其管道內(nèi)的液體應(yīng)排空。

5 結(jié)語

本文根據(jù)東莊供水項(xiàng)目在泵站安裝技術(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了自平衡多級離心泵在泵體、電機(jī)安裝和同軸度校正的方法,通過現(xiàn)場實(shí)際操作實(shí)踐,加快了后續(xù)安裝速度和精度,尤其在同軸度校正方法非常方便有效,可供以后遇到類似工程項(xiàng)目的安裝人員參考使用。