南水北调台儿庄泵站机组大修实施浅析

2020-04-17郭晓翠张东霞

山东水利 2020年2期

郭晓翠，李磊，张东霞

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南 250109）

南水北调东线一期工程全线共设立13个梯级泵站，22处枢纽、34座泵站，水泵总装机160台，总装机流量4 447.6 m3/s，装机功率36.6万kW。泵站的安全运行对工程调水任务能否顺利完成具有重要意义，为了保证泵站的安全运行需要每年对泵站机组进行大修。本文以台儿庄泵站为例，对机组大修的关键环节及关键技术进行分析，为类似机组大修工作起到很好的借鉴作用。

1 台儿庄泵站概况

台儿庄泵站是南水北调东线工程的第七级泵站，也是进入山东省境内的第一级泵站，位于枣庄市台儿庄区境内，设计调水流量125 m3/s，设计站上水位25.09 m，站下20.56 m，泵站设计扬程4.53 m，平均扬程3.73 m。站内安装5台全调节立式轴流泵（1台备用），单机设计流量31.25 m3/s，配套电机功率2 400 kW，总装机容量12 000 kW。该泵站2005年12月开工，2009年11月通过试运行验收，2018年9月通过完工验收。

2 1#主机组存在问题分析

水泵机组检修时工程安全运行管理的一项重要工作，是机组运行一定年限后，进行全面解体、检查和处理，更换损坏部件，更新易损件，修补磨损件，对机组的同轴度、摆度、垂直度（水平）、高程、中心、间隙等进行校核调整，消除运行过程中的重大缺陷，恢复各项技术指标等。根据《泵站技术管理规程》（GB/T 30948-2014）的要求，机组主水泵及传动机构大修周期3~5年或运行已达2 500~15 000台时；主电机大修周期3~8年或运行已达3 000~20 000台时。

台儿庄泵站工程1#主机组，自2008年设备购置安装至今已近10年，已满足大修的时间周期要求。另外设备渐趋老化，安全性能降低，主要表现在运行中振动和摆度较以往增大，且有进一步增大的趋势；叶调机构运行不稳定、不可靠，调节不够灵活；设备的密封件老化，存在渗漏现象；主电机绝缘老化，需经清理、干燥、喷漆进行加强。这些设备部件老化、渗漏、运行振动和摆度增大等问题只能通过大修加以解决。

3 大修实施中关键环节的处理

主机组大修的实施过程大致分为机组解体、部件检修（质量检验）、组装三个步骤，每个步骤需要重点处理好一些关键性环节。

3.1 机组解体

解体过程中，需对叶片间隙、空气间隙、导瓦间隙、定转子磁场中心高程、汽蚀、摆度、各种磨损等原始数据进行测量与记录，对机组固定部件的高程进行校核。对原始数据进行计算分析，结合机组大修前处于的运行状态，进而有针对性制定下一步的维修及组装方案。

2018年8月下旬开始解体台儿庄泵站1#主机组，在机组解体时，按先外后内，先电机后水泵，先部件后零件的程序原则进行，通过解体过程中的检查与测量，以下重点问题进行了处理：

1）进行机组电气修前试验，主要开展项目包括绕组绝缘电阻和吸收比、绕组直流电阻、定子绕组直流耐压试验和泄漏电流。

2）对机组固定部件的高程进行校核，高程符合设计要求。

3）1#主机组原机组摆度、转动中心偏移较大（参照《泵站安装及验收规范》（SL317-2015）规定值）。

4）1#机组主轴两道轴颈存在磨损严重现象，一是上轴档（填料函轴径）表面有5圈约10 mm宽、2 mm深的磨损沟槽，二是下轴档（水导轴承）轴颈有锈蚀、偏磨现象，最大磨损深度约1.85 mm。因其原轴径材料为铜合金材质，硬度低，耐磨性较差，且表面粗糙，需要返厂加工。

5）1#主机组运行期间推力瓦温度较高。

3.2 1#主机组各部件的维修及质量检验

需重点做好推力头、推力瓦、镜板、定转子、叶片、叶轮室、水泵轴径等部位的维修、质检，以及部件耐压试验、定转子的干燥机绝缘处理等关键工序。结合1#主机组具体情况重点进行了以下部件的维修及检验工作。

1）1#主机组水泵轴轴颈存在磨损严重现象，水导轴承返厂加工。厂家按照原图纸工艺与材料要求对轴颈进行重新堆焊不锈钢加工。水导轴承返厂处理加工尺寸以厂家说明书为依据，合理配合主轴轴颈，同时，根据填料函处测量机组摆度的传感器位置，增加了一处精加工面，提高了测量的准确度。

2）对1#主机组电机定子、转子清理干燥与绝缘测试。1#机组定子、转子除尘后，使用电机专用清洗剂进行清理。随后使用直流电流法进行干燥，定子与转子分开进行干燥处理，特别对转子绝缘进行了处理，专门为转子搭建了一个烘房，加热除潮后进行喷涂绝缘漆，再进行加热烘干。进行绝缘测试，绝缘电阻符合规范要求后及时进行喷刷专用绝缘漆并进行保温处理，结束后复测绝缘电阻显示绝缘性能优良。

3）主要部件耐压试验。对冷却器等进行压力试验。冷却器试压时使用清水，试验压力0.40 MPa，保压30 min无渗漏。

4）推力瓦、导瓦及瓦架处理。原机组运行过程中，推力瓦温度较高，拆除后，检查发现推力瓦瓦面存在不同程度的磨损，根据磨损量分析，推力瓦接触面受力不均匀，存在偏磨，推力头镜板面有一定程度不平量，推力头部件回厂处理，同时将上导瓦架返厂处理，扩大进油孔，增加了透平油的循环，并对推力瓦、导瓦进行研刮处理，修复了机组缺陷。

3.3 1#主机组的安装

重点做好固定部分的同心度、高程，转动部分的轴线摆度、垂直度、水平度、间隙装配及调整，1#主机组大修着重进行了以下工作。

1）机组固定部分高程复核，为以后电机磁场中心高程、叶片间隙的调整打下基础，定子、上机架、导叶体、上盖等固定部分高程满足设计要求。

2）调整上机架水平，上机架水平应以轴承座水平控制，其水平偏差不应大于0.02 mm/m。

3）机组摆度处理。机组拆除后，检查发现原机组摆度过大，转动中心偏移过大，造成机组运行过程中水导轴承、电机导轴承偏磨，采取调整机组水平、转动中心及轴线摆度，符合相对摆度0.03 mm/m的规范要求。

4）调整转动部分各项参数。在导轴瓦安装后，测量并调整转动轴线水平、摆度、中心，使其符合安装规范要求。上述数据调整合格后复测磁场中心与空气间隙，并对其进行调整。

5）测量与调整各部间隙。用专用塞尺配合外径千分尺测量定、转子之间的空气间隙，测量磁场中心的高度是否在规定的范围内并根据记录进行计算分析。根据设计要求和摆度测量记录，计算各瓦的调整间隙，用专用扳手和塞尺调整测量上、下导轴瓦的间隙。安装水导轴瓦，采用推轴法测量水导轴瓦间隙。拆除抱轴千斤顶，使主轴处于自由状态，安装叶轮室。在0°对叶片进水边、出水边、中部与叶轮外壳的间隙进行测量并调整到位。盘车测量叶片间隙，有关数据应符合规范要求。

6）电气试验。2018年11月3日开展修后电气试验，主要开展项目包括绕组绝缘电阻和吸收比、绕组直流电阻、定子绕组直流耐压试验和泄漏电流、绕组交流耐压试验、定子绕组极性及连接、接地、电气绝缘与外观等项目。所有试验项目均合格，具备试运行条件。