关于抽水站水泵运行存在问题浅析

2018-11-21张雪玲

建材与装饰 2018年44期

张雪玲

（渭南市东雷二期抽黄工程管理局陕西省渭南市 714000）

前言

水泵汽蚀、间隙超标均属于较为常见的抽水站水泵运行问题，前者会导致水泵内壁和叶轮机叶片金属逐渐变薄并出现严重的性能下降，后者则可能导致机组运行摆度增大、进水流道及机坑严重淤积，抽水站水泵运行均会受到较为负面影响，而为了尽可能消除这类负面影响、保证抽水站水泵的安全稳定运行，正是本文围绕抽水站水泵运行存在问题开展具体研究的原因所在。

1 常见的抽水站水泵运行问题

1.1 水泵汽蚀

1.1.1 实例概况

本文选择了S抽水站作为研究对象，该抽水站共装机22台套，总容量、设计流量分别为6160kW、50m3/s，单机容量、单机设计流量分别为280kW、2.8m3/s，水泵为36ZLB-100型号的立式轴流泵，设计扬程为5.5m，表1为S抽水站A水泵汽蚀情况，由此可直观了解该抽水站水泵汽蚀问题的严重性。

表1 S抽水站水泵汽蚀情况

1.1 .2问题原因

之所以S抽水站存在严重的水泵汽蚀问题，主要原因在于水泵选型不合理、进水流道形状尺寸设计不合理、水导轴承磨损严重，具体原因如下：①水泵选型不合理。S抽水站配备了36ZLB-100型号的立式轴流泵，该抽水泵配套的三相异步电动机型号为JSL14（TH）-10型，电动机转速、水泵nD值分别为94r/min、493，而一般的轴流泵的nD值不大于435，由此可见立式轴流泵存在的nD值偏高问题。此外，该型号的立式轴流泵还采用了喇叭口加导叶体的水下部分结构，这就使得喇叭口上内边缘与导叶体下内边缘共同组成了转轮室，受此结构影响，叶片的汽蚀也将直接导致喇叭口及导叶体出现严重汽蚀，水泵汽蚀问题的严重性因此大幅提升。②进水流道形状尺寸设计不合理。S抽水站采用了开敞式一泵一室的进水流道，且泵室的后壁为半圆形，这使得水泵中心与后壁圆心的距离为2.33m（后壁距X），而X/D=1.94（喇叭口直径D），这便使得水泵临界淹深较大、水流流态不好，回流和漩涡的形成几率大大提升，由此为气体进入泵体提供的契机最终使得泵体内存在严重的压力分布不均匀问题，这同样在一定程度上加重了水泵汽蚀问题的严重性。③水导轴承磨损严重。S抽水站的水泵选择了普通橡胶材料作为上下水水稻轴承的耐磨介质，但由于这类材料的耐磨性较差，水泵每次更换耐磨介质的间隔时间往往不足1000台时，而如果不及时更换，则会引发电机过载、破坏性损坏、电机烧毁等事故，这同样需要得到重点关注[1]。

1.2 间隙超标

1.2.1 实例概况

Y抽水站现装机6台套，装机容量、设计扬程分别为9600kW、5.62m，设计流量为23m3/s，水泵型号为2.8CJ-70。在2017年对8#机组的检查中，检查人员发现检修门严重漏水，机坑积水无法排除，这使得主水泵无法打开进行检查，而在邀请专业公司进行疏浚后，检查人员发现水导轴承出现了轴承间隙严重超标、轴瓦磨损严重、水泵轴颈部位磨蚀痕迹明显、油盆进水严重等问题，由此可见Y抽水站水泵运行问题的严重性。

1.2 .2问题原因

Y抽水站采用转动油盆式稀油润滑轴承作为水导轴承，以及锡基巴氏合金的轴瓦，螺旋套反螺旋加下平板密封属于其运行水密封，并采用空气围带充气进行停机封水，而结合以往大修资料与实际问题，可确定问题的出现主要是由于水导轴承间隙过大。因8#机组长时间运行，且4次大修中均为进程轴瓦的处理，在水密封失效的影响下，油盆常年处于大量进水状态，进入轴承的粒径较小泥沙也使得水导轴承间隙日渐扩大，由此带来的危害可见一斑。此外，机组进水流道及机坑存在的较为严重淤积也与问题的出现存在一定联系，运行摆度增大更是受到了其较为直接的影响，该原因同样需要得到重视[2]。

2 抽水站水泵运行问题的针对性处理措施

2.1 水泵汽蚀的技改处理

为解决S抽水站存在的水泵汽蚀问题，该抽水站采用了以下几方面技改处理措施：①更换抽水泵型号。由于36ZLB-100型号的立式轴流泵无法较好满足S抽水站的运行需要，因此抽水站在不变动管道系统、土建基础的前提下选择了900ZLB2.8-6.7型轴流泵取代原抽水泵，该抽水泵的设计流量、设计扬程分别为2.8m3/s、6.7m，并以ns=700为模型。技改同时更换了喇叭口、叶轮、导叶体、水泵轴、电动机，并新增了叶轮式，且水泵轴加长了0.35m，改造后水泵的nD值由原来的493降至419。新抽水泵采用了“喇叭管+叶轮室+导叶体”组成的水下部分结构，这使得叶轮室及叶片为水泵汽蚀主要发生部位，喇叭管、导叶体仅会受到出现轻微的汽蚀，水泵汽蚀问题由此得到了较好控制。②改善进水流道水流流态。进水流道形状尺寸设计不合理在很大程度上加重了S抽水站水泵汽蚀问题的严重性，因此S抽水站采用了在泵室后壁增建“ω”墙、增建拦污栅工作桥、增加水泵淹没深度并采用抗汽蚀材质的处理方式，其中“ω”墙的壁高为1.8m，泵室后壁距为0.5D，由此即可有效改善泵室进水流态，死水区的漩涡也得到了较好消除；拦污栅工作桥则能够更好服务于杂草污物清理，水流流态的改善同样可由此获得支持；增加水泵淹没深度主要通过加长泵轴实现，由此降低水泵喇叭悬高、降低叶轮安装高度，水泵的淹没深度增加了0.35m，水泵汽蚀问题由此得到了进一步控制。③开展水导轴承技改。为解决水导轴承磨损严重问题，S抽水站开展了水导轴承技改探索，最终水稻轴承的内衬材料选择了聚氨酯，并采用分半式结构取代了原有的整体式结构，S抽水站水泵汽蚀问题由此得到了进一步控制[3]。

2.2 间隙超标的改造处理

在对比重新浇铸巴氏合金轴瓦、应用水润滑赛龙轴承两种问题处理方案后，Y抽水站采用了后者进行间隙超标的改造处理，具体改造处理内容如下所示：①保留原水泵轴承架。使用水润滑赛龙轴承替代油润滑轴承，更换后的轴承应取消水密装置和油盆，并选择分半结构。②泵轴返厂大修。需通过返厂大修的方式重新包焊导轴承段轴套不锈钢，原平板密封处还需要增加包焊不锈钢轴套。③轴承安装。由于采用了分半结构的水润滑赛龙轴承，因此安装过程中需首先合拢安装分半轴承体，并在锥销和哈夫面螺栓紧固到位后在轴承体中装入分半赛龙轴承瓦体，最终将装上分半压板。为保证水润滑赛龙轴承部件的整体性，需保证安装过程中轴瓦体、轴承体、压板分半线均两两错开，最终做好轴承径向位置的调整，即可保证间隙的均匀，间隙超标问题可由此得到顺利解决。值得注意的是，为保证导叶体内腔能够拥有充足的水量润滑，技术人员同时拆除了原油导轴承及其密封结构。2017年8月1日，Y抽水站8#机组主水泵水导轴承改造完成，运行中机组法兰摆度平均值为0.2mm，且水泵无汽蚀发生，间隙超标改造处理的有效性可见一斑。