淺談排澇泵站機組降噪優(yōu)化措施

劉吳越

（惠州市惠州大堤北堤管理中心，廣東 惠州 516000）

0 引言

近年來，廣東省率先加快城市化建設(shè)，城市防洪排澇站也跟著如雨后春筍般建設(shè)起來，在中型排澇泵站的建設(shè)中，排澇機組中的電動機冷卻大都采用空氣冷卻，即管道通風冷卻，電動機與排風管之間采用薄鋼板法蘭連接，屬于剛性連接，機組運行噪聲相對較大。在排澇泵站的日常運行管理過程中，我中心根據(jù)實際運行經(jīng)驗及機電相關(guān)理論，通過對排澇泵站機組中電動機與排風管之間的連接方式進行改造，來降低排澇機組運行噪聲，效果非常明顯。

本文將對此方法進行總結(jié)，展示給廣大讀者，希望惠及更多排澇泵站建設(shè)單位及電動機生產(chǎn)廠家，便于在以后的排澇泵站建設(shè)過程中從根源處降低排澇機組運行噪聲。

1 風門坳排澇泵站簡介

我中心風門坳排澇泵站裝機容量為4 110 kW，設(shè)計流量為48 m3/s，為中型排澇泵站，該站安裝4臺立式軸流泵，配套10 kV同步電動機，水泵型號為1900ZLB-4-3.3，配套同步電動機型號為TL1000-28/2150。原設(shè)計排澇泵站機組電動機冷卻方式為半管道通風，電動機與排風管采用薄鋼板法蘭連接，風管材質(zhì)為不銹鋼板，屬于剛性連接。在廣東排澇泵站建設(shè)中，中型立式機組大多采用空氣冷卻，并且電動機與排風管之間采用剛性連接方式，機組在運行中噪聲相對較大。風門坳排澇泵站于2008年7月投入運行，至2020年已經(jīng)連續(xù)運行12年。由于機組平時運行時間長且廣東天氣比較濕潤，電動機繞組絕緣老化嚴重，在測量中發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣值大幅度降低。按文獻[1]中要求，電動機的定子絕緣值必須大于1 MΩ/kV的標準。在測量中發(fā)現(xiàn)部分電動機定子繞組絕緣值甚至低于10 MΩ，小于每1 MΩ/kV的要求，按照機組運行規(guī)程必須停機檢修。

為了保證機組汛期的安全可靠運行，正常發(fā)揮排澇作用，風門坳排澇泵站人員多次對3#機組電動機定子繞組進行烘干處理，處理過后電子繞組絕緣值提升效果并不明顯，并且過段時間又會降低到規(guī)范標準以下。我中心組織專業(yè)技術(shù)人員及相關(guān)專家在風門坳排澇泵站進行綜合評估后，決定對風門坳排澇泵站4臺排澇機組電動機的定子繞組進行更換。我單位組織力量按照要求更換完電動機定子繞組后，按照文獻[2]、文獻[3]等相關(guān)規(guī)范進行試運行及驗收工作。更換電機定子繞組后，電機定子絕緣值達到了規(guī)范要求。2020年10月20日，在機組試運行過程中，對3#機組進水方向、出水方向及垂直進出水方向的A、B、C、D四個位置運行噪聲進行了測量，3#機組運行噪聲超過標準，不能正常驗收。因此，須尋找降低機組運行噪聲的方法，盡早解決問題，保證機組正常運行，通過檢修后的驗收工作。

下面介紹解決噪聲問題的過程。

2 更換電機定子繞組前后的噪聲測量

風門坳排澇泵站3#機組更換電機定子繞組前后，技術(shù)人員均對該機組進行了運行噪聲測量并記錄，測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 機組大修前后噪聲測量數(shù)據(jù)

文獻[4]規(guī)定作業(yè)場所和生產(chǎn)設(shè)備房間噪聲限制值為85 dB，經(jīng)現(xiàn)場測定，噪聲值超過規(guī)范標準。大修后3#機組試運行時發(fā)現(xiàn)電動機測溫表顯示瓦溫過高，經(jīng)過分析商討后，決定適當放寬軸瓦間隙來達到降低運行瓦溫的目的。調(diào)整軸瓦間隙后上導軸瓦溫滿足了要求，并且不再升高。調(diào)整軸瓦間隙后再次測量3#機組的噪聲值，如表2所示。

表2 機組調(diào)瓦后噪聲測量數(shù)據(jù)

由于噪聲值超過標準，驗收無法通過，下面就噪聲產(chǎn)生原因進行分析。

3 機組運行噪聲原因分析

機組運行噪聲超標后，對產(chǎn)生機組噪聲的原因進行了分析。從上述測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，機組大修后噪聲指標有一些改善，但調(diào)瓦后噪聲指標又有所增大，造成此現(xiàn)象的原因可能有以下幾個方面。

3.1 流道較差

本次機組測試時水泵排水為循環(huán)來水，內(nèi)河道來水量不能滿足機組試運行所需要的抽排水量，為了補給前池來水，采用打開自流閘門從外江引水進入內(nèi)河，來補充機組前池進水量。而大修前機組測試時水泵為正常排水，大修后機組運行工況發(fā)生了變化，由于前池來水不均勻，機組運行噪聲加大。

3.2 軸瓦間隙加大

由于水泵基礎(chǔ)嚴重下沉，而水泵拆分后進行大調(diào)整又不具備條件，只能調(diào)整電機來配合水泵，同時通過調(diào)整軸瓦與主軸的間隙來改善瓦溫較高的情形。目前，軸瓦運行溫度較好，滿足規(guī)范要求，對機組安全可靠運行起到了至關(guān)重要的作用。但由于軸瓦與主軸的間隙增大，電動機定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙在機組運行時變化幅值增大，而較大的電氣間隙不均勻變化也會引起機組噪聲增大。

3.3 電機設(shè)備與風管之間采用剛性連接

近年來，廣東省在排澇泵站建設(shè)中，中型立式機組電機的冷卻方式多采用空氣冷卻，即半管道通風進行風冷。風管和電機多采用鋼板法蘭連接，屬于剛性連接，我中心風門坳排澇機組也是采用這種連接方式。風管在機組運行過程中產(chǎn)生的噪聲相對其他因素影響比較明顯，屬于泵房中產(chǎn)生噪聲的主要因素。根據(jù)通風空調(diào)工程中的要求，設(shè)備與風管采用柔性連接，可以明顯降低噪聲。那么，可以把該理論運用到水利工程建設(shè)中來，在排澇泵站機電設(shè)備安裝時，可以考慮在電機與風管之間采取柔性連接來降低噪聲。

3.4 水泵葉輪角度可能不一致

風門坳排澇泵站機組雖為半調(diào)結(jié)構(gòu)，但葉片安放角度可能存在些許偏差，對比各機組的運行情況，3#水泵的葉輪角度可能對機組運行有不利影響，機組運行噪聲也相對較大，環(huán)境變化時機組噪聲幅值變化也更為明顯。

3.5 原設(shè)計極槽選擇存在問題

28極電機屬于非標產(chǎn)品，技術(shù)相對不是很成熟，近年來為追求泵組高效運行才日漸被選用。從各廠家生產(chǎn)的28極電機的使用情況看，普遍存在電機噪聲偏大的情形，其中定子槽數(shù)采用168槽的電動機，其噪聲偏大情況更為突出。而本次改造的產(chǎn)品正好采用了該定子槽數(shù)設(shè)計，故原設(shè)計極槽選擇是機組運行噪聲偏大的主要元兇之一?？紤]到28極電機普遍存在電機噪聲偏大的情形，且改造產(chǎn)品受先天條件限制，即使更換鐵芯、優(yōu)化設(shè)計方案也不能完全避免噪聲問題，故采用備選措施。

4 對于機組噪聲過大采取的措施

根據(jù)以上分析對比，流道較差，屬于水工建筑物問題，在設(shè)計階段已經(jīng)定型，泵站一旦建成就很難改變，本次不再考慮；軸瓦間隙加大，主要是針對間隙較小時瓦溫增加過快采取的措施，因為軸瓦按照規(guī)范也有標準，不可隨意調(diào)整，風門坳排澇泵站已經(jīng)在安裝精度范圍內(nèi)將軸瓦間隙放到最大，不能再次調(diào)整；水泵葉輪角度調(diào)整也相對比較困難，拆除工程量大，如果要調(diào)整葉片形狀，就得把葉片返回生產(chǎn)廠家進行重新加工，需要工期相對較長，也暫不考慮；改變電機極槽，正如以上所說，難度大，且效果不會理想；而改變電動機與排風管之間的連接方式簡單易行，并且可以顯著降低機組運行噪聲。

在對產(chǎn)生的噪聲進行分析后，可以采取的所有整改措施中，便于操作可行的措施就是改變排風管和電動機的連接方式。這種方式也在通風空調(diào)工程中已經(jīng)被驗證，我們只要科學運用即可，有理論支持。

4.1 改造方案

第一步，將原有排風管與電動機的剛性連接段拆除，保證不影響原電動機的安裝中心。第二步，把排風管與電動機連接段改成柔性連接。風管采用密閉不漏風不燃柔性材料，長度250 mm，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用壓板鉚接或者壓板法蘭連接，鉚接孔間距60～80 mm。螺栓孔在固定螺栓前可以涂上密封膠，保證在螺栓固定后保持密閉。在風管彎頭處可以設(shè)置導流片，以進一步消除排風管噪聲影響。改造后的效果如圖1所示。

圖1 電機與風管連接方式改造后

排風管改造過程中，要注意在原排風管拆除時，不能影響電動機的安裝精度及未拆除部分風管的重心位置。改造完成后，柔性材料不能受機械外力的作用。

4.2 改造后的噪聲測試結(jié)果

2020年10月21日，按以上改造方法對我中心風門坳排澇泵站3#機組進行了改造處理；10月22日，3#機組改造完畢并試機運行。改造后機組噪聲明顯有了改善，按照之前的噪聲測量方法，對3#機組四個位置的噪聲重新進行測量，每個相同的測量位置噪聲均比原來降低了接近10 dB，測量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 改造后測量噪聲數(shù)據(jù)

從表3可以看出，機組運行噪聲明顯降低，滿足了相關(guān)規(guī)范要求。改造后機組試運行合格，測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，按照規(guī)范要求對機組進行了驗收。

5 結(jié)語

排澇泵站機組運行噪聲過高，在排除其他降低噪聲的措施后，對機組電動機與風管的連接方式進行改造，將原來的剛性連接改造為柔性連接，機組運行噪聲明顯下降。這個方法在實踐中被驗證認可，并在新建改建排澇泵站過程中被推廣應用，改造費用相對較低，工期較短，噪聲降低非常明顯。

這個降低噪聲的方法簡單，可操作性強，有理論支持，便于在以后排澇泵站建設(shè)中推廣應用，服務(wù)于社會?；葜菔谢莩菂^(qū)2021年改建的排沙河排澇泵站，采用四臺立式機組，電機單機容量1 000 kW，電機與風管之間就應用了柔性連接技術(shù)，如圖2所示。

圖2 惠城區(qū)改建成的排沙河排澇泵站

排沙河排澇泵站電機供貨商與風門坳排澇泵站是同一個，在風門坳排澇泵站電動機與排風管改造后，機組運行噪聲明顯降低，所以排沙河排澇泵站電動機在設(shè)計階段就將電動機與排風管連接方式設(shè)計為柔性連接，建成后噪聲參數(shù)明顯低于以往的剛性連接。