潮汐对青草沙取水泵站机组的影响浅析

韩英才　　朱晓辉　　荐　威

(江苏省骆运水利工程管理处，江苏 宿迁　223800)



运行与管理

潮汐对青草沙取水泵站机组的影响浅析

韩英才朱晓辉荐威

(江苏省骆运水利工程管理处，江苏 宿迁223800)

摘要：上海青草沙水库取水泵站的地理位置较为特殊,由于长江潮汐机组下游水位波动较大，在运行过程中影响机组运行安全水平、同轴度等相关重要数据，使其超出标准要求的范围。下游潮汐的影响对机组安全运行构成了严重的安全隐患。明确了长江潮位对机组的影响状况，介绍了减小或消除不利影响的具体措施，以保证机组安全高效的运行和维护。

关键词：水泵站；潮汐影响；工程措施；青草沙水库；上海

1研究背景

青草沙取水泵站位于上海市长兴岛青草沙水库上游。装设6台日立泵制造(无锡)有限公司生产的立式半调节导叶式3300HD34-5.8混流泵，配以上海电气集团上海电机厂有限公司生产的TLKS3150-52立式同步电动机，单机功率达3 150 kW，单机流量为 33.4 m3/s，总流量为200 m3/s。采用竖井筒体式结构，肘型流道进水，虹吸流道出水，真空破坏阀断流。微机控制励磁设备，由北京前峰科技有限公司提供。

该项目由上海青草沙投资建设发展有限公司筹建、投资，上海市水利工程设计研究院和上海勘测设计研究院设计，泵闸工程土建及机电设备安装由中国安能建设总公司承担，上海东华工程咨询公司监理。

项目主要功能是咸潮初期抽水预蓄水避咸、咸潮期盐峰之间抢引淡水，以确保上海城市居民生活用水。

2潮汐对机组安全运行的影响

青草沙取水泵站工程位于上海长兴岛西北方，长兴岛是由长江泥沙在入海口沉积而成的沙洲，这决定了泵站机组所面临的外部环境，地质比较松软，机组运行受泵站长江侧潮汐影响较大，当长江流量不足时，会令海水倒灌，咸淡水混合也会造成泵站长江侧水体变咸，因此对机组的抗腐蚀要求较高。长江水呈周期性潮汐，水位定时涨落，从而导致取水泵站机组在运行时，长江侧水位一直在波动，使机组的运行工况也在不断的变化，机组的安全运行面临着较大考验。2012年7月，青草沙泵站机组在运行过程中，发生了较大振动和异常声响，相关技术指标都已经超出规范要求。对2号主机组进行解体，发现水泵下水导轴承部分联结螺丝松动，泵轴下导轴承处磨损严重。电机上、下导轴瓦部分抗重螺丝松动。经测量有关数据，并与机组的安装数据进行比较、分析，综合机组运行工况，初步判断得出长江水潮汐对主机泵运行安全状况有影响。为了进一步验证潮汐对机组运行的影响程度，对运行机组的有关部位在潮汐涨潮前的水平度与机组在潮汐涨潮时的水平度进行测量记录。当长江水潮位最低时，在主机组的电机上机架、水泵顶盖、水泵导叶体等部位架设水平仪，将其水平度调整为零，在潮汐不同潮位下对电机上机架、水泵顶盖、水泵导叶体等部位的水平度进行测量，并通过潮汐时水泵轴窝上止口同轴度的测量，得到相关测量数据，从中发现了潮汐对主机泵组的影响情况。

3潮汐对主机泵组水平的影响

长江水潮位对机组、主厂房的水平有一定的影响，在机组、厂房的有关部位架设水平仪，进行了水平度测量，发现受潮汐变化影响，各项水平度变化超过了机组正常情况下水平允许偏差，严重影响了机组的安全运行。

(1) 潮汐对水泵顶盖水平度的影响见表1。

注：水平度东为正，北为正；水平度允许偏差不超过 0.07 mm/m，下同。

以上水位条件下，东西向偏差 0.10 mm/m,超出了水泵顶盖的水平允许度要求。

(2) 潮汐对导叶体水平度的影响见表2。

以上水位条件下，东西向偏差 0.145 mm/m,南北向偏差 0.15 mm/m，超出了水泵导叶体水平度允许度要求。

(3) 潮汐对电机上机架承板水平度的影响见表3。

注：承板允许偏差不超过0.05mm/m。

以上水位条件下，南北向偏差 0.07 mm/m，超出了电机承板水平度允许要求。

(4) 潮汐对主厂房各层水平度的影响见表4。

由表4可知，主厂房的水平度也在随潮汐的变化而有所变化。

4潮汐对主机泵组同轴度的影响

机组在安装和检修时，同轴度是机组安装、检修质量的关键技术数据之一，如超差太大，不仅会造成轴承偏磨、填料函漏水，严重时会引起叶片擦壳、机组振动等不良现象[1]。

通常大型立式机组的同轴度的测量方法是在电机层架设求心架，中间设求心器，放下求心器上的钢琴线，末端挂一重锤，穿过电机及水泵轴窝孔，使重锤浸没在盛有机油的油桶内保持稳定，然后通过电气回路法，利用耳机及内径千分尺来测量钢琴线与测点之间的距离。

机组同轴度的测量是以水泵下轴窝上止口为基准点，测量水泵、电机同轴度，根据需要进行适度调整，规范要求基准点的同轴度误差不大于0.05 mm。潮汐时测量水泵轴窝上止口同轴度见表5。

从表5可以看出，在长江侧潮位在0.70～4.00 m之间变化，水库水位在 2.80～2.90 m之间变化，东西向同轴度变化达到 0.58 mm,南北向同轴度变化达到 0.86 mm。水泵轴窝上止口同轴度的变化情况很大，远超标准规定的基准点的同轴度误差不大于 0.05 mm的要求。如果大型立式机组在这样不断变化的同轴度下运行，会给机组带来重大的安全隐患。

5检修中发现的问题及处理措施

泵站上游侧长江水潮汐,使机组大部分时间在非设计工况下运行, 影响了机组安全运行，针对存在的问题，采取了如下相应措施。

(1) 水泵顶盖水平度超过规范的处理。从设计角度看，水泵顶盖的水平度为次要控制指标，如对其进行水平调整，会影响其与上底座之间的密封。维持顶盖现状不变。顶盖水平而引起的同心变化，通过扩大填料盒座上的连接螺栓孔，移动填料盒座来保证其与泵轴之间的间隙均匀，保证填料的密封。

(2) 水泵导叶体水平度超过规范处理措施。保证导叶体的水平度与保证水导轴承的垂直度是一致的。针对水泵的现状，若对导叶体水平进行调整，将影响到导叶体与底座之间的密封，导致渗漏水。将水导轴承处的轴承体下止口车小1 mm，安装时在轴承体与导叶体平面之间垫铜皮，以保证轴承的垂直度。

(3) 水泵水导上止口水平度超过规范处理措施。泵站为新建泵站，考虑基础沉降稳定等实际情况，无法保证在不同潮位下导叶体上止口保持不变，故只取一个潮位作为安装调整和验收用。根据设计单位建议，取长江潮位1～1.5 m作为安装和验收的潮位。

(4) 电机上机架承板水平度超过规范处理措施。对电机上机架加垫铜皮，使其完全达到规范要求。

(5) 机组垂直同轴度的处理措施。以水泵导轴承插口上止口为基准，重新测量调整机组垂直同轴度，调整合格后在导叶体与轴承体间重打定位销，保证连接可靠。

(6) 对水泵大轴轴颈处磨损进行焊补修复，并对损坏的橡皮轴承进行更换。

6结语

上海青草沙水库取水泵站通过检修,解决了现已发现的一些问题，但潮汐变化影响依然存在，机组安装时取长江潮位1～1.5 m作为安装和验收的潮位，但机组运行并不一定保证在该潮位下运行，仍会对机组的安全运行带来安全隐患。如果条件允许，机组设备最好能在该潮位运行，并采取及时观察上下游水位、增加开停机次数、避开不合理的运行工况，增加巡视检查次数等措施来消除安全隐患。只有熟悉长江潮位对机组的影响变化，才能有针对性地采取措施，保证机组长久、安全、高效的运行。

参考文献:

[1]钱福军，夏卫中.小型泵站能耗分析与节能研究[J]人民长江，2016,47(2)：36-40.

(编辑：李慧)

收稿日期：2016-02-15

作者简介：韩英才，男，江苏省骆运水利工程管理处，工程师.

文章编号：1006-0081(2016)05-0033-03

中图法分类号：TV675

文献标志码：A