大中型水泵机组主要故障及检修研究

梁雪云

（广东省源天工程有限公司，广东广州 511340）

0 前言

大中型水泵机组的性能稳定对于水泵站的稳定运行具有重要影响，对于某些重要的水泵站而言，机组的运行时间长且维修时间短，对故障检测、处理提出了较高要求。所以工作人员必须高度重视各类水泵机组的故障问题，确定检修方案，这样才能保证水泵机组的正常运行。

1 大中型水泵机组的主要故障问题

1.1 电子绕组故障

目前我国大中型泵站机组电机额定电压一般维持在6~10kW，功率为500~7000kW，很多机组都处于长期高负荷运行，因此会出现电机绝缘老化的现象，其中以电机绕组故障现象最为常见。造成电子绕组故障的原因很多，包括电老化、热老化、机械老化等。以热老化为例，水泵机组在运行期间，会因为长时间受热而出现不同物理与化学变化，包括龟裂、挥发等，造成材料的变质与老化，再加之电机冷却方式的影响，在热老化的情况下会造成电机绝缘性质下降。

1.2 水泵导轴承故障

目前水泵导轴承可以分为水润滑轴承与油润滑轴承两种，其中以油润滑轴承最为常见。一直以来，油润滑轴承材料一般以巴氏合金为主，该材料的运行寿命长且承载力高。但是因为油润滑轴承的结构相对复杂，造成下部的水封装置以及油自循环系统中经常会出现故障，造成轴承漏水等现象[1]。

1.3 水泵气蚀

造成气蚀破坏的原因较多，包括：①水泵本身的汽蚀性能差。理论上来讲，水泵汽蚀需要通过理论模型的方法计算汽蚀余量，并根据汽蚀相似定律计算原型泵的必要汽蚀量。但是这种方法存在一定不足，容易出现误差。②运行偏离设计工况。一般泵站上下游水位变化的情况下，难以保证机组始终在设计扬程的范围运行，若出现较大偏差，就影响叶轮进口流态变化，引发汽蚀。

2 大中型水泵机组故障检修手段

2.1 电子绕组故障检修思路

在电子绕组故障检修期间，其检修思路基本可以分为五步，包括清洗、定子检修、转子检修、绕组喷漆以及干燥。其中清洗的主要目的，就是充分清除绝缘物质表面的污垢，目前常使用汽油清洗的方法；在定子检修期间，常检修的部位包括铁芯、绕组槽以及绕组端部；转子检修部件包括集电环、转子槽楔等；绕组喷漆是通过压缩空气机吹扫定子之后，再用绝缘漆淋绕线圈做喷浇，最后干燥即可。

2.2 水泵导轴承故障检修方法

在有优化轴承检修期间，工作人员需要重点关注以下几方面内容：①检查轴承瓦面的磨损程度以及接触点、接触面积情况；②观察筒式瓦的间隙情况，测量轴承瓦内径，判断内径规格是否发生变化；③近距离观察轴瓦的状态，包括有无硬点、裂隙、密集气孔、脱壳等，或者表面是否有烧瓦痕迹。一般在发现水泵导轴承存在上述问题之后，根据故障现象针对性处置就可以解决故障；而针对轴承孔径过大的问题，可以考虑重新浇筑轴承合金。

同时，相关人员还应该重点考虑以下两种特殊情况：①润滑不足。造成水泵导轴承故障的主要原因，是上油量明显小于轴承润滑所需要的油量，尤其是两者差值过大的情况下，将会导致轴承在异常状态下工作，加速材料磨损、发热，最终破坏了润滑油膜层。所以在检修期间，工作人员需要观察润滑油量变化情况，减少因为润滑油量不足而引发故障。②密封失效。在密封失效的情况下，水泵导轴承会出现导叶体轮毂与转轮轮毂之间设置的水密封失效，并出现严重漏水。所以针对该故障，工作人员需要随时观察水泵轴承的状态，在发现泥沙侵入等情况时，应该及时停机处理，避免造成失效[2]。

2.3 水泵汽蚀处理方法

在发现水泵汽蚀现象后，需先将汽蚀层剥掉，此时工作人员可手持砂轮打磨机进行打磨，之后在打磨后用风铲铲除；再用砂轮机磨去表面上氧化渗碳层，方便焊接。在焊接期间，选择含铬量超过12%的不锈钢条进行处理即可，将电焊把设置为正极、叶轮为负极；先处理汽蚀破坏深度超过5mm的部位，采用堆焊的方法，选择化学成分接近部件的焊条打底，最后两层焊接不锈钢条即可，要确保钢条的焊接高度应该高出原表面2mm以上，方便做后续的打磨处置，使水泵能够符合之前的线条。

3 实例分析

3.1 案例简介

某水泵机组在运行期间出现了严重的振动现象，经现场勘查，发现是因为管道固有频率与叶片通过频率重合，最终造成出口管道振动，振动的波形如图1所示。

该机组功配置了三台立式凝结水泵，额定转速为1500r/min，通过对其运行状态进行观察后，上述三台泵机在单独运行的情况下，稳定性良好，出口管道振动情况小于12mm/s，此时振动主要成分是叶片通过频率6X。而在任意两台泵同时运行的情况下，管道振动现象明显，其中最大的振动频率超过150m/s。

3.2 振动原因分析

经过对振动现象进行调查后，发现振动频率以6X频率为主，证明每台泵都存在流体压力脉动所引发的振动情况，当压力振动频率与管道固有频率重合的情况下，造成出口管道叶片出现了频率共振的问题。振动不仅造成了大量噪音，也会破坏设备的结构，影响水泵机组的正常运行。

3.3 振动处理方法

在振动处理中，根据生产常见提供的相关信息，发现同类水泵在运行期间并没有出现过振动现象，所以针对这一故障，决定先改管道的布置方法，在母管与凝结水泵出口管位置增加一个45°的弯头，以控制出口水流对管道造成的脉冲激励影响。在此基础上，将两个水泵叶轮叶片从6个改为7个，另一个水泵的叶片依然保持6片；之后将调整叶片的水泵频率从最初的148Hz上升至172.7Hz，避免原有水管的出水频率。

从效果来看，在经过上述处理后，单泵运行振动的现象得到有效改善，证明凝结水泵压力脉动现象得到显著改善，而管道所传递的振动力明显不足，所以振动现象可以得到有效解决，水泵机组的运行逐渐恢复正常。

4 结束语

目前大中型水泵机组在运行期间可能会出现多种故障，因此相关人员应该重点观察水泵机组的状态，在发生故障后，认真寻找吹安故障的原因，并从故障处置角度入手，强化各个部件的故障处理能力，争取能够及早预见故障发生，这样才能降低故障发生率，最大程度保证安全。