人民胜利渠移动泵站振动问题探讨

2015-08-15麻天将河南省人民胜利渠管理局

河南水利与南水北调 2015年22期

□麻天将（河南省人民胜利渠管理局）

1 机械振动

1.1 转轮的问题

厂家出厂的转轮由转轮体和四片铸铁叶片组成，叶片做工粗糙，单片重量差别很大，叶片固定仅仅依靠转轮体内部四个大螺母和定位销。运行中出现出水量明显变小，机组振动剧烈，打开发现1～4片叶片相对转动，定位销折断，有些大螺母已不见踪影。经分析，定位销太细，抗剪强度过低，不足以抵抗叶片的相对转动。另外绝大部分机组出水量小，大约为设计流量（1.50m3/s）的1/3左右，经比对发现叶片角度不一，定位销位置随意。我们做了如下改进：调整好叶片的角度，用四条φ14高强度螺丝取代定位销，保证了叶片和转轮体之间不发生相对转动，改进后单泵流量达1.20m3/s以上，机组持续运行时间大大加长。经过一段时间运行，存在叶片根部折断现象，说明高强度螺丝抗剪强度足够，而叶片本身强度不足，还存在拆卸折断叶片困难的问题。我们进一步改进：去掉两条高强螺丝，在叶片转轴处增设键槽，既保证了足够抗剪强度，拆卸也方便了。下一步我们计划将叶片材料更换为球墨铸铁，提高叶片本身强度，改进转轮的性能。

1.2 水泵轴问题

水泵轴同心与否直接影响机组的振动。由于肉眼无法直接观察，一般情况拆掉的旧轴直接换掉，造成浪费。我们在现场制作了简易校轴装置，用千分表监测，螺旋千斤顶校正。经过校正的水泵轴和新轴几乎一样，发生振动的几率较低。另外水泵轴的存放也不规范，直接水平放在地面上，这样会引起泵轴的不同心，我们加工了铁架将校正好的泵轴垂直吊到铁架上，保证了泵轴的同心。

1.3 轴承、导轴承问题

轴承采用1216和51120轴承配合使用，最初购买推力球轴承51120普通级别的，运行中发现噪音大，检修率高，选用P5级别后，改善不少。安装轴承方法不科学，最开始直接用锤打击安装，后改用电磁炉直接加热后安装，稍稍控制不好就会引起轴承变色，温度过高造成回火，质地发生改变，轴承无法使用。最后通过加热轴承利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。热装前把轴承放入油箱中均匀加热至80℃（一般油脂润滑轴承加热不要超过80℃），然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。用油箱加热轴承时，在箱底安装网栅，或者用钩子吊着轴承，轴承不能放到箱底上，以防沉淀杂质进入轴承内或不均匀的加热，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过80℃，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。

拆卸的旧轴承可以经过仔细鉴定，确定是否使用。对于调心滚子轴承1216，轴承的外圈是可分离的。正常状态时，内、外圈滚道和滚子应无破碎、麻点和较深的磨痕；保持架应无变形并能将滚子收拢在内圈上。推力球轴承51120，正常状态时，两滚道应无剥落伤和严重磨损，滚珠应无破碎和麻点；保持架应无变形，不与两个滚道垫圈相碰，并将滚珠牢固地收拢在一起。实践中我们还经常采用一个简单的试验方法，刮少许轴承上的油泥，放在干净的器皿里，用汽油清洗，直至把油泥全部溶解，最后倒掉液体，观察器皿底部是否存在金属屑，如果存在一般可以认为这个轴承不能继续使用，反之可以将轴承清洗干净继续使用。

移动泵站的轴承使用润滑脂润滑，一般连续运行一星期（150-200 h）加一次，根据气温的高低确定使用合适型号的品质好的润滑脂，以防缺油干磨损坏轴承，加油量控制到轴承空隙的3/5左右，多了也容易引起发热。

导轴承使用的是橡胶轴承，防止机组旋转摆动、振动，保证轴心稳定。检修过程中有部分工人嫌安装护筒麻烦，把护筒拆掉。黄河是多泥沙渠道，杂物很多，加剧了橡胶轴承和水泵轴的磨损。后来要求必须安装护筒，上下用汽车密封胶封闭，连接上下橡胶轴承清水润滑通道，减少了对水泵轴的磨损，减缓了橡胶轴承的老化，润滑情况良好。

1.4 摩擦、碰撞问题

主要发生在两个部位，一是轴和护筒之间，如果护筒上下定位固定螺丝松动，就会引起两者之间摩擦碰撞，甚至剧烈震动；二是转轮叶片和下喇叭口之间，原因有转轮补焊后失圆或水泵轴（也可能是转轮）下沉。此种振动初期出水量没有明显减少。

2 水力振动

水力振动是由于流入转轮的水流失去平衡时，造成的机组振动。一是叶片的固定螺栓折断或从根部折断，使流入转轮四周的水流不均匀。如果相对两片叶片折断，可能发生轻微振动或不振动，伴随着出水量明显减少，电流表电流数值也减少。实际运行中甚至出现出水量为零，电流表显示<60A，我们可以初步判断转轮的四片叶片全部折断。二是转轮中有杂物卡塞，使流入转轮的水流不均匀。泵站现状没有拦污设施，尤其杂物多时，机组故障率很高，建议安装拦污栅。对于黄河这种多污物河流，拦污栅上的污物容易积厚，如果使用一般链条式清污机（适合浮草多的情况），可能引起链条被拉断的情况，影响泵站运行。笔者建议采用带钩拦污栅。电动带钩拦污栅，底部有弯钩，采用电动机、钢丝绳起吊。清污的程序是：先放下第一道拦污栅，这时第二道拦污栅在水面上。清污时，提起第一道拦污栅，下部的弯钩将污物带出水面，由人工在工作桥上清理，同时放下第二道拦污栅，一起一落，调换进行。三是出水管水流不稳定，使管内水压产生周期性的变化，引起振动和水流轰鸣。

3 气蚀振动

气蚀对金属材料的破坏，先是使金属表面失去光泽而变暗，接着变毛糙发展为麻点，进而成蜂窝状，严重时可使叶片穿孔、开裂和成块脱落。水泵在气蚀条件下运行，效率会显著降低，随着气泡破裂产生的撞击，使水泵产生强烈的噪音和振动。其振动可引起机组支架的振动，当气蚀振动的频率和水泵固有频率接近时，还会引起共振，造成水泵严重破坏。

检修过程中发现。每台机组都有不同程度的气蚀，有的喇叭口甚至已经穿孔。既然无论什么方法都无法阻止气蚀的产生，所以只能减缓气蚀的速度或是减轻气蚀的程度。产生气蚀之后，对于针孔状的气蚀，只要其针孔没有连成片，可以用紫铜丝打入针孔，锉光即可。严重的气蚀必须进行补焊，一般不能到气蚀严重之后再补。补焊采用不锈钢电焊条，为防止补焊时转轮变形，在转轮四周用千分表进行监视。补焊前，应清除补焊处表面的水分、泥土、锈斑等。注意焊条要干燥，使用低电流、细焊条、高速短弧。一次焊不好可多次堆焊。每次必须把前一次的焊渣去净。焊好后，将其锉平磨光，保持原来叶型或弧度。

我们也尝试使用环氧树脂和金刚砂拌合的环氧砂浆刷涂叶片，用以预防气蚀，但效果不是特别理想。原因是叶片厚薄不一，环氧涂层也厚薄不一，尤其是厚的涂层脱落特别严重，脱落后转轮不平衡，产生振动。下一步生产的球墨铸铁叶片，我们要提高铸造精度，保证光洁度，保证出水边厚薄均匀，再均匀刷涂环氧涂层，一定可以大大提高抗蚀性。