海河口泵站贯流泵故障原因分析及解决效果

杜庆有，崔然，宁阳，于洪利

（天津市海河管理中心，天津 300141）

1 概况

海河口泵站位于天津海河入海口处，设计排水流量230 m3/s，共设7台贯流泵[1]，单机设计流量33 m3/s，单台泵配置10 kV同步电动机，单机功率1600 kW，总装机容量为11.2 MW。如遇强降雨且海河防潮闸因高潮位顶托无法开闸泄洪时，可利用泵站向外海强排泄洪，有效减少中心城区内涝时间，解决天津地区高潮位无法排水泄洪问题，降低淹泡损失和社会影响。

截止到2020年7月泵站已经历了5个汛期，对市区防汛排涝起到非常重要的作用，根据《泵站技术管理规程》（GB/T30948-2014）规定，主水泵运行2500～15000台时或经过3～5 a应进行大修，泵站现已达到了水泵机组大修年限。

2 运行中出现的问题及原因分析

在水泵机组运行过程中，泵站3#、6#同步电动机A、B两端轴承运转温度过高，有时达到95℃，造成机组保护停机。4#水泵导轴承漏油严重，高位油箱水泵机组运行时需要不断补油，以防止水泵导轴承损坏。

针对以上现象，并结合2018年4月至2020年6月泵站沉降观测数据分析，初步判断水泵机组出现故障的主要原因是泵站水工建筑物基础整体沉降不均匀。通过观测泵站进水口侧高程普遍比出口水侧高程少沉降了3～4 mm，即泵站进水口侧基础高程普遍比出水口侧高程高出3～4 mm，泵房地板进水侧基础高于出水侧，造成泵站水工建筑物整体倾斜。

同样由于泵站的整体不均匀沉降，造成了水泵机组的同心度、水平度、摆度等都大大超过《泵站设备安装及验收规范》（SL 317-2015）规定的安装精度[2]，详见表1，在运行中容易造成水泵机组传动部件运行温度过高，影响水泵机组安全运行。

表1 水泵机组电动机与齿轮箱原始测量数据统计mm

由以上数据可以看出，由于泵站建筑物整体不均匀沉降，造成水泵机组各部位出现不均匀沉降，使得水泵机组轴向不在一个水平面上，造成了水泵主轴、齿轮箱、电动机不同轴、不同心，形成夹角、摆度值增大等问题。

3 维修方案

竖井贯流机组大修包括主水泵大修、同步电机大修和变速箱大修3个部分[3]。

3.1 安装方式的确定

海河口泵站的贯流泵属于卧式轴流泵，安装布置如图1所示，该类机组在安装时要保持机组各部件同轴同心，有水平安装和斜式安装2种安装方式。

图1 海河口泵站水泵机组安装布置示意

水平安装要求安装基线严格与地面平行，同时同心度、摆度、径向位移以及相应间隙等均满足安装规范要求。

斜式安装水泵机组安装基线不要求与地面平行，但水泵机组各部件仍应严格在基准线、基准面上安装，并按照《泵站设备安装及验收规范》（SL317-2015）、《大中型泵站主机组检修技术规程》（DB32/T 1005-2006）控制安装误差，满足同心度、摆度、径向位移以及相应间隙等安装要求。

海河口泵站水泵机组设计采取水平安装方式，水泵安装轴向基线与地面平行，但由于不均匀沉降量过大（0.4～0.54 mm/m），超出了填料函等固定水工建筑物可调整量范围，若保持设计水平安装方式，须对泵站水工建筑进行局部拆除重建，维修成本较高、工期较长、技术复杂，故改为斜式安装。

3.2 主水泵大修

主水泵的大修按照有关技术规定和图纸要求进行，主要内容有：对主水泵进行全面解体拆卸，检查叶片、叶轮室、导叶体，发现问题严重返厂修复，对发生气蚀的部位进行修复；检查水泵主轴轴承位置，对磨损部位喷涂或冷焊处理后进行机械加工；对出现弯曲的泵主轴、短轴进行校核处理；更换和刮研加工轴承；更换机械密封；填料函填料、轴封更换；轴承衬维修或更换；机封轴套维修或更换；轴套维修或更换；轴承压盖、油封等维修或更换；密封圈更换；水泵外壳刷漆等。具体维修步骤如下[4]。

（1）测量。由专业技术人员对水泵进行拆解前的数据测量，做好记录。

（2）拆解。按照图纸要求，遵循先上后下、先外后内、先部件后零件、先易后难的原则，拆解水泵各零部件，对水泵进行解体。

（3）检查、处理、维修。拆解后的零部件按次序摆放整齐做好标记，清洗除锈。对拆卸后的零部件进行检查、检测、测量分析，分别确定需更换购置、现场修复及返回原生产厂家进行维修的零部件。

（4）安装。所有零部件检查合格后组织人员进行安装。安装和拆解次序相反，遵循先下后上、先内后外、先零件后部件、先难后易的安装原则，按照泵站安装技术规范和图纸数据要求对水泵进行组装。

（5）调试。各种安装数据合格后进行水泵调试。

3.3 同步电机大修

同步电机大修主要内容有：拆卸吊装联轴器、冷却器、碳刷和滑环、电动机端盖及转子，对各个部件进行检查、检测、检修，更换部分部件，组装调试。检查定子线圈、转子线圈的绝缘情况；检查槽楔是否松动，线圈匝间有无短路、烧毁痕迹，如有烧毁，更换绕组；检查定转子间是否有摩擦痕迹，先做绝缘处理，后做刷漆、干燥、焊接、绑扎处理；检查和实验电机保护装置；更换新的轴承，对轴承端盖与轴承外套配合尺寸精度检查，对轴承端盖进行电镀后磨削加工。配合尺寸精度检查，先对主轴刷镀或冷焊，再对轴承内套进行磨削加工；更换新的滑环和碳刷；检查冷却器进行打压试验，并检查两台风机；检查绝缘材料，做电机耐压试验。具体维修步骤与主水泵大修基本相同。

3.4 变速箱大修

变速箱大修主要内容包括齿轮、传动轴、轴承、油封、润滑油、油泵、过滤器、水冷却器等零部件的检查、测量、拆卸、维修和安装。具体维修步骤与主水泵大修基本相同。

4 大修效果

泵站机组大修工作自2020年11月开始，至2021年5月完成全部4台水泵机组的运行调试，历时7个月，主要对水泵机组的主水泵、同步电机、变速箱等进行了大修。结合泵站水工建筑物不均匀沉降情况，在安装过程中将水泵机组由水平安装改为斜式安装，调整水泵机组的同心度、摆度，保证其在允许误差范围内。水泵机组安装后对各部位进行了重新测量，各项安装误差均在《泵站设备安装及验收规范》（SL317-2015）要求范围内[5]。

结合大修进度，在水泵机组组装后，先后对各机组进行了连续试运行，通过连续监测，水泵机组各部位温度均在规范要求的正常值范围内，详见表2；水泵机组各部位的振动量亦均符合规范要求，详见表3。

表2 水泵机组运行状态各部位运行温度统计 ℃

表3 水泵机组各部位振动数据统计 mm

5 结论与建议

综上所述，在海河口泵站大修工作中，通过测量数据分析，结合泵站运行中出现的温度过高问题，判断泵站机组出现问题的主要原因是建筑物不均匀沉降。结合实际情况，制定了将水泵机组由水平安装改为斜式安装的维修方案，同时对主水泵、同步电机和变速箱进行大修，将各项误差调整至标准值范围内。水泵大修安装后，通过测量和连续试运行，水泵机组各项指标均在要求范围内，保证了今后一段时间内水泵机组的安全运行和排涝功能发挥。

同时，为及时掌握泵站机组各部位沉降状况，避免由于建筑物的不均匀沉降造成机组故障，建议在电动机、齿轮箱、水泵等各部位基础上设置沉降观测点，每季度对沉降点进行观测、分析，为水泵机组的安全运行和调整维修提供数据支持。