淮安二站1号机组大修关键施工技术研究

左佳佳 王予匀 张 雪

(江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223001)

1 工程概况

江苏省淮安抽水二站兴建于1975年1月，1978年12月竣工。2010年10月开始加固改造，2012年12月通过机组试运行验收，2015年12月通过完工验收。目前，装有亚洲最大的立式轴流泵机组2台套，配套TL5000-64同步电动机，单机容量5000kW，电机转速93.8r/min，总装机容量10000kW，主水泵型号为4500ZLQ60-4.89，叶轮直径4.5m，供水设计扬程3.90m，排涝设计扬程4.89m，设计流量120m3/s。

2 1号机组存在的问题分析

主机泵大修是对机组设备进行全面解体、检查、分析、处理，并更换橡胶密封条等易损件，修补叶片等磨损件，同时对机组的摆度、水平、中心、高层、间隙(电机空气、水导、叶片)等进行重新优化调整，使机组达到原先设计要求，恢复各项运行性能指标，消除长期运行过程中安全隐患，达到较好的运行工况，从而延长机组使用寿命，为工程发挥重大效益奠定基础。

主机泵检修周期通常为3～6年，3000～20000运行台时。本次1号机组大修，从2021年9月开始实施，自2012年加固改造以来，已安全运行9年有余，超过了20000台时，无论从运行年限还是台时，都达到了大修期限。随着运行台时的增加，1号主机组出现的振动较大、叶轮外壳渗水、转子绝缘偏低、叶片调节机构渗油、测温计显示不准等问题日渐增多，需要进行大修以解决这些问题。

3 大修过程中关键环节控制

主机大修主要分为前期准备、解体、检修和安装调整四个阶段，拆机和检修阶段的部分工作在场地和人力等条件许可的情况下可以穿插安排。安装调整阶段严格遵循厂家设计、检修规范的相关标准要求，才能使检修达到预期的目的与效果。

3.1 前期准备阶段

机组大修前期准备阶段主要进行工种分类，历年运行资料、技术参数查询等。1号机组大修分组进行，设有安全技术组、机械维修组、电气维修组、质量检验组、起重技术组。各组分工明确，严格操作规范、持证上岗，保证了大修的有序组织。资料主要是电机及水泵的相关图纸、加固改造时期的安装记录、运行过程中检修记录、历年的预防性电气试验数据等。在前期准备阶段，将进水口两扇检修门放下，并进行闸门堵漏，除廊道中2台排水泵外，又临时架设了3台离心泵，确保了廊道排水安全。

3.2 机组解体

机组解体总体按照先外再内、先部件再零件的原则进行[1]。为方便后期安装、提高工作效率，在部件拆卸前做好位置记号、设备零部件编号等，同时做好对间隙、固定部件的垂直同轴度、转动轴线的摆度、水平、磨损量等原始数据的记录、检查、分析。拆装过程中，面临机组零部件较大、部分螺丝锈蚀严重、作业空间窄小、液压套筒扳手无法摆放等诸多问题，在使用除锈剂、润滑油浸泡后，使用重型专用扳手或扳手套上接长杆，系上拉绳，配备一定数量的人力，共同转动抗棒，拆卸螺丝。在松动联轴器上与电机连接、下与叶轮头连接的螺栓时，使用专用扳手配合手拉葫芦，并用大锤敲打的方法，此方法有效且省力。

3.3 主要部件检查及维修

3.3.1 机组轴承返厂加工

1号机解体后测量发现，主轴轴颈存在偏磨[2]，并有锈蚀现象，单边最大磨损0.9mm，填料、水导处轴颈磨损、锈蚀明显，需要回厂维修。进厂后检测发现，主轴的同心度和弯折度符合要求，导轴承和主轴密封处轴径处的轴套需要更新，因此采用堆焊不锈钢3Cr13，根据原图纸技术与材料要求对轴颈进行重新堆焊、加工，经测量，加工后的平均厚度都不低于10mm，精度不低于h7。

水泵导轴承由于长时间的运行，存在老化、偏磨、间隙过大等现象，因此对其进行回厂重新处理加工，厂家根据图纸要求，设计好模具，采用ZG230-500+耐油橡胶整体浇铸在铸钢的轴瓦衬上，轴瓦采用分半式，并用螺钉固定在不锈钢制成的轴承体上，轴承体用螺钉固定在导叶体内。

3.3.2 定子转子检修及处理

1号机组转子由厂家技术人员现场处理，对64组磁极分别编号，通过断开磁极分批对其绝缘性进行测量，经过测量分析发现33号磁极电阻值过低，只有11.5MΩ，而滑环绝缘仅有0.6MΩ。为了消除温湿度等外界条件的影响，利用不同时间重新复测，电阻值数据并无变化。此时对转子利用清洗剂喷淋，并对滑环进行分解，用焊机加热转子绕组，在不同时间段测量33号磁极绝缘电阻，其值在11.5～29.2MΩ之间波动，绝缘性能仍然达不到预期。后将33号磁极从转子上拆卸下来进行清洁保养，用焊机进行单独加热，加热后检测此时33号磁极绝缘电阻值为700+MΩ，趁热对33号磁极喷绝缘漆，同时对整个转子磁极进行绝缘红漆覆盖。通过分检磁极、清理磁极、回装磁极焊接接头、喷漆处理等程序，使电机转子绝缘由10.5+MΩ提升至60+MΩ，滑环绝缘由0.6+MΩ提升至∞。定子由电气班组除尘后，使用清洗剂进行清理，在此期间使用励磁进行干燥，累计干燥48h，干燥期间由专人负责值班，每2h切断励磁进行绝缘测试，测试结果显示绝缘性能优良。

3.3.3 叶片汽蚀处理

转轮室拆解完成，待大轴吊出后，利用叶轮支架将叶片拉出，对相关部件进行检查，利用软尺测量汽蚀的相对位置，利用深度尺测量深度，转轮室、大部分叶片汽蚀甚微，只需对表面采用细砂轮打磨，风铲铲削等方法进行处理，对叶片汽蚀表面严重的点，采用堆焊后进行打磨，工艺质量符合要求，叶片型与原来保持一致。

3.3.4 主要部件耐压试验

主要对调节机构以及定子空水冷却器等进行耐压测试[3]。其中，接力器使用46号汽轮机油，试验压力为5MPa，30min后无渗漏、无“冒汗”现象。空水冷却器试压两次，在检修阶段与安装阶段各试压一次，使用清水，检测压力为0.3MPa，30min无渗漏现象。

3.3.5 电机上、下导轴瓦及推力瓦处理

翻阅运行记录，1号机组在近10年运行过程中，导瓦、推力瓦温度保持在合理范围内。将推力瓦拆下后发现八块瓦表面以及推力头镜板表面都有一圆形划伤面，经过分析，可能因为液压减载装置压力油中含有硬度较高的杂质进入瓦表面，造成瓦面的破损，因此需定期更换减载装置油泵滤芯。经过检查，瓦面、镜板表面不存在较大的气孔，无须补焊，只需研刮。推力瓦研刮时，把镜板垫在有橡胶板的工作台上，准备好刮刀、油石、白布、酒精、研磨膏等工具材料。导瓦研刮时，将推力头横放在专用工作台上，用白布揩净导轴瓦与推力头轴颈，用汽油洗净油污，在推力头根部用麻绳围绕三圈，使研磨固定在一定范围内，进行导瓦研刮。被研磨过的镜板表面、推力头和滑转子轴径表面，均涂一层机油，外加塑料纸保护。

3.4 机组组装

经过拆卸、清理、保养、部件加工等后，机组进行组装。组装总体按照先固定再转动、先水泵再电机的顺序进行，在确保施工质量、安全等前提下，也可穿插进行。总装过程中结合前期的记号以及编号，使机组复装后保持原配合状态[4]。经过近10年的运行，密封垫等已老化，1号机组在安装过程中，更换了电机与水泵所有的橡皮、垫片、纸板、石棉，拼接或者胶装参数正确，以便与原状配合，降低渗漏的可能。安装过程中，着重对以下工作进行了把关。

3.4.1 固定部分高程复核，同轴度、水平调整

经过复核，定子、上机架、导叶体等固定部分的高程满足设计要求，定子存在一定的同轴度偏差，水平满足要求。1号机组定子采用的上下分半形式，无须松动基础垫脚螺栓，需拆卸上部连接螺栓，在东西南北四个方位架设百分表，使用千斤顶强迫定子上机座位移，以调整同轴度符合要求。

3.4.2 机组轴线摆度测量及调整

电机轴线摆度的测量，主要是检查镜板与轴线的不垂直度，把摆度的方位、大小和数值测量后，通过刮削绝缘垫，使各部分摆度符合安装质量要求。在调整机组总轴线摆度时，通过刮削绝缘垫以及结合在联轴器法兰面加垫紫铜片来调整[5]。在拆机过程中，详细记录分析了镜板水平、上下导瓦、水导处摆度，经过长期的运行，数值已不满足规范要求。1号机组在安装过程中，架设东西南北四块临时瓦架，安装导瓦后，开动液压减载装置，再用少量人工盘车，测量并调整转动轴线水平、摆度、中心，使下导处相对摆度满足0.03mm/m，水导处满足0.05mm/m。

3.4.3 主轴定中心

为使主轴旋转中心与机组固定部分重合，首先要测出主轴的位置，再用移轴的方法使轴与孔达到同心。1号机组定中心使用百分表测量并调整，即在泵水导处轴颈上，安装上定制的分半式抱箍，在其上面固定百分表，并表头紧贴在轴窝面上，测量并调整至符合要求。

3.4.4 机组主要部件安装及间隙调整

在空气间隙重新校核合格后，根据测量计算出来的摆度值，得出各块导瓦的调整间隙[6]，根据设计要求，上导瓦单边间隙在0.11～0.15mm，下导瓦双边间隙在0.22～0.30mm。

将导瓦调整抱紧后，安装水泵导轴承。把轴承吊入合拢再放下，调整定位，因为橡胶有弹性，间隙测量时一般采用顶轴法测量，要求单面间隙0.50～0.60mm符合要求，并通过盘车轻重合适再紧固螺钉，打定位销，装水箱部件。

拆掉所有的抱轴千斤顶，安装叶轮外壳，采用自制的竹塞尺，涂白粉，自下而上插入叶片间隙部位，配合外径千分尺测量间隙值。调整水泵叶片角度为0°，对进水、中部、出水边与叶轮外壳的间隙进行测量并调整。一般叶片下部比上部间隙大5%～15%较为合适，叶片与动力外圈间隙偏差不超过平均间隙的±20%。

3.4.5 调节机构受油器的安装与调整

受油器的安装在水泵、电机全部安装调整结束后进行，调节机构受油器安装在电机顶端。在叶片处于0°位置时，通过调整绝缘垫厚度进行受油器底座高程复核，并调整底座与操作油管的不同轴度偏差不大于0.05mm/m，通过增减紫铜片，调整底座的水平，水平偏差不大于0.04mm/m。此次大修更换了调节机构浮动环、浮动套、轴承、密封套、密封件等部件，更换后调节机构灵活，无渗漏等现象。

3.4.6 测温电阻更换工作

1号机组在上油缸设置了油缸测温计1套、推力瓦测温计8套、导瓦测温计2套，下油缸设置油温测温计1套、导瓦测温计2套，均采用铂热电阻测量，此次大修全部进行了更换。为防止通过测温线发生接线现象，测温计与轴瓦应用绝缘接头，并在导线处套耐油塑料管或绝缘布带，对地绝缘不低于0.3MΩ。在安装过程中，注意每根测温线在油缸内部沿壁用线夹固定，尽量使线不处于悬空状态，以免电机运行过程中造成测温线路的损坏。安装调试后，经过测试，所有温度显示偏差在2℃内，符合要求。

3.4.7 电气试验

在机组安装完成后，由维修中心专业队伍开展了电气试验，所有的测试项目均符合规范要求，并对数据与历年数据进行了比较，绕组绝缘性能等得到了明显的提高，所有项目都具备开机条件。

4 大修后效果分析

2022年1月21日，组织了1号机组试运行，运行过程中轴瓦与油缸的温度、电气参数、机组振动、噪声等符合要求，无异常，安全稳定运行8h。选取环境温度、上下游水位差相近的两组机组大修前后部分数据进行了对比分析，结果见表1。

表1 大修前后部分数据对比

通过数据分析，得知轴瓦、定子温度、机组噪声、振动值等得到了有效的降低，达到了机组大修的目的。

5 结 语

淮安二站通过1号机组大修，解决了设备在长期运行过程中的缺陷，运行工况得到较好的改善，保证了设备的完好，确保了工程发挥最大效益。同时，此次施工中关键环节的控制，为今后类似泵站机组大修提供了借鉴，可以大大提高工作效率，也为大修质量提供了保障。