大型斜30°轴流泵机组结构与安装方法探讨

李世掌

1 概述

龙华港泵闸外移工程位于上海市徐汇区龙华港入黄浦江口处,是上海市水利分片综合治理中“淀北片”的骨干排涝工程,其主要任务是防洪挡潮、排水除涝和水资源调度;工程新建泵站一座,排水流量90 m3/s,节制闸一座,口门净宽为12 m。斜式轴流泵由于其良好的水力性能、能较好地利用河道布置、减少河岸两侧开挖和占地、厂房高度低等优点,尤其是低扬程、大流量特点能与泵闸功能相吻合,因而成为较好的选择。泵闸一期安装2台斜30°轴流泵,单机流量22.5 m3/s,设计扬程 3 m,泵转速134 r/min,配套减速机传动比为5.6,配套三相异步电机功率1250 kW。

2 结构

整个泵系统由进出水流道部分、水泵部分、减速机部分、电机部分和辅助设备等组成。

水泵部分由泵体部件、转子体部件、泵轴部件、导轴承部件、泵轴密封部件、推力径向组合轴承部件和油箱部件组成。

泵体部件:泵体部分包括进水锥管、进水套管、叶轮外壳、导叶体、弯管、出水直管、出水扩散管等零件,其结合面采用法兰刚性连接“0”形密封圈密封;其中叶轮外壳、导叶体、弯管、出水直管均为轴向分半结构,便于安装、检修,其分半面采用螺栓连接、圆锥销定位、橡胶石棉板密封。叶轮外壳采用ZG230-450母体,内衬不锈钢;导叶体采用结构件,导叶体的法兰以及筒体采用Q235-A优质钢板焊接而成,导叶片采取单片铸造,材质为ZG230-450铸钢,导叶片表面进行打磨加工,导叶片加工后对导叶翼进行检测,符合要求后再对导叶定位、焊接,保证了导叶体的水力性能。其他零件均采用Q235-A结构件;在导叶体、出水直管下部均设有支撑地脚,配置调整垫铁,便于安装时调整高程及水平。

转子体部件:是轴流泵机组的心脏,由转子体、叶片、叶片压板、下盖、引水帽等组成。叶片为ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢单片整体铸造,表面采用五坐标数控机床加工,从而保证水泵各项性能指标;转子体为ZG270-500整体铸造,叶片采用螺钉及压板固定于转子体上。

泵轴部件:水泵轴为一实心轴,材料为 35号钢,整体锻件,长为6950mm;在与导轴承和填料密封接触部位,堆焊3Cr13硬质合金,以提高泵轴表面硬度及抗磨性能,并进行磨加工,表面粗糙度小于0.8μm。

导轴承部件:导轴承轴瓦材料采用巴氏合金轴承材料,高位油箱供油,稀油润滑,并设有两个测温元件;轴承两端各采用三道油封密封,里面一只油封开口向内封油,外面两只油封开口向外封水,在最外面设有一道防泥砂密封,油封采用剖分式结构,安装、更换方便且密封可靠。轴承体及轴瓦均为轴向分半结构,轴瓦与轴承体采用球面接触,使轴瓦在轴承体内可以转动具有自调功能。

泵轴密封部件:泵轴密封部件由填料盒、填料、填料环、填料压盖等组成。填料盒为整体铸铁件,填料盒、填料压盖须预先套装在泵轴上;填料环为中开分半件,填料为28×28聚四氟乙烯填料,采用压力清水润滑,压力水由外部专门供水的装置供给,需水量0.8 L/s,水压为0.10MPa。

推力、径向组合轴承部件:组合轴承部件安装在出水直管上部,主要承受水泵运行时的水推力、重力和径向力。主要由:轴承体、轴承压盖、两个轴套、轴承衬套、球面滚子推力轴承29360E,球面滚子推力轴承23160CC/W33等组成;推力轴承、径向轴承均采用SKF进口轴承,采用2号锂基脂润滑。

辅助设备:主要有润滑水系统、润滑油系统及自动化监测系统。

减速机:减速机为单入单出单级传动平行轴;飞溅润滑,外接水冷却;安装角度为30°。

电机:电机为三相异步电机,工作电压10kV,风、水复合冷却。

3 水泵安装

大型水泵不可能组装出厂,只能进行某些零件的部装和作一些必要的试验,完整的装配和调整工作均需在工地进行。为了保证机组良好的运行,提高使用寿命,在工地总装时,必须严格保证质量。

3.1 质量控制依据

质量控制依据有:设计说明、设计图纸、技术要求、安装使用说明书、相关标准和规范。

3.2 安装原则

顺序原则:先两端,后中间,再两端;先固定部分,后转动部分,再固定部分。基准原则:以水泵基础坐标位置和标高为基准,结合水泵结构和土建情况定位水泵固定部分;以固定部分为基准,安装、调整、定位转动部分;再以转动部分为基准安装、调整、定位减速机,进而安装、调整、定位电机。定位原则:先就位,后粗调,初步固定,再精调,最后浇二次混凝土。

3.3 安装流程

基础测量、放线→进水套管组件、出扩散管吊装→固定部分(导叶体、弯管出水直管下部)组装→固定部分(导叶体、弯管出水直管下部)组装→固定部分组件吊装就位、粗找正、底脚螺丝孔浇二次混凝土、精找正→吊装叶轮外壳下部、解体导叶体、弯管上部并吊出→吊装导轴承部件就位→转动部分(泵转、叶轮部件、密封组件、填料密封部件、推动轴承部件、联轴器)组装→吊装转动部分、粗调→吊装叶轮外壳上部、出水直管上部、精调→吊装弯管、导叶体上部→连接进水套管组件、出扩散管至固定部分、浇二次混凝土→齿轮箱吊装、粗找正、底座浇二次混凝土、精找正→电机吊装、粗找正、底座浇二次混凝土、精找正。

3.4 工序质量控制明细表

工序质量控制明细表见表1。

表1 工序质量控制明细表

4 体会

轴流泵由于其突出的特点,越来越受到不同用户的高度关注和选用,作者深深地体会到随着结构优化和加工技术的进步,水泵的安装和检修变得越来越方便,而从原理、结构和加工工艺、材质角度深入理解和掌握水泵的特性是保证安装质量和正确维护保养、延长使用寿命的关键。

[1] SL 234-1999,泵站施工规范[S].

[2] SD 204-86,泵站技术规范安装分册[S].