水泵運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題與改進(jìn)措施

1、水泵運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題與改進(jìn)措施1水泵運(yùn)行條件東雷抽黃工程位于黃河小北干流段，河源泥沙含量較高，據(jù)有 關(guān)資料介紹，黃河年平均含水量32.21kg/m3,汛期最大含砂量 618713kg/m3,泥沙中含礦物質(zhì)多且質(zhì)地堅(jiān)硬。東雷二級(jí)泵站距渠首 一級(jí)站1.5km, 一級(jí)泵站抽引的黃河水未經(jīng)處理直接進(jìn)入二級(jí)泵站， 河源含砂量等于二級(jí)泵站進(jìn)水含沙量。東雷抽黃總干渠設(shè)計(jì)斷面過(guò)水120m3 /s,而正常運(yùn)行過(guò)水最大 不超過(guò)30m3 /s,最小僅8m3 /s,總干渠在一級(jí)站抽水17.21m 3 /s時(shí), 水流速度1.507 m/s,過(guò)大的渠道斷面和過(guò)低的水流速度使泥沙大量 淤積在總干渠。水泵進(jìn)口淤積厚度平均2.

2、5 2.8m.h2型泵為負(fù)吸程 泵，設(shè)計(jì)泵軸中心線低于進(jìn)水閘低水面2.21m,圖1為渠道淤積渠底 高程及泵軸中心線高差示意圖。由圖中可知，當(dāng)水泵運(yùn)行時(shí)，泵軸中 心線與淤積后的進(jìn)水底面相差4.715.01m,渠底泥沙由于泵的抽吸 作用，絕大部分進(jìn)入水泵，并由水泵抽送上嫄。水泵的運(yùn)行過(guò)程實(shí)際 上是一個(gè)渠道的拉沙過(guò)程，且淤積沉淀的泥沙恰恰都比重大，顆粒粗 （泥沙中徑在0.12mm左右），礦物質(zhì)含量高，且質(zhì)地堅(jiān)硬，對(duì)水泵 磨蝕危害極大，經(jīng)測(cè)試，h2型泵的過(guò)機(jī)含量是渠首一級(jí)泵站含沙量 的23倍。加上水中挾帶的泥沙，h2型泵過(guò)機(jī)量含沙量平均在 3035kg/m3左右，由于h2型泵安裝的特殊地理位置，決定了

3、它的運(yùn)行條件十分惡劣。2水泵運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題h2型泵是上世紀(jì)70年代沈陽(yáng)水泵廠為東雷抽黃工程設(shè)計(jì)制造 的專用泵。為單吸雙級(jí)式結(jié)構(gòu)，總重量40t,由于當(dāng)時(shí)缺少泥沙磨蝕 方面的經(jīng)驗(yàn)借鑒，水泵設(shè)計(jì)以提高部件材質(zhì)為主要抗磨蝕措施。其它 參數(shù)設(shè)計(jì)仍以清水介質(zhì)為對(duì)象，當(dāng)遇到東雷二級(jí)泵站如此惡劣的運(yùn)行 條件時(shí)，水泵難免出現(xiàn)各種想象不到的問(wèn)題。2.1高壓側(cè)軸封裝置漏水嚴(yán)重，并造成不良后果h2型泵軸封裝置為水環(huán)式機(jī)械密封裝置，高壓側(cè)設(shè)計(jì)五級(jí)水 封旋渦輪。當(dāng)水泵運(yùn)行時(shí)，旋渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，形成端部水壓，以抗御水泵 內(nèi)部的壓力水流。軸封裝置安裝間隙很小，軸向2mm,徑向0.5mm.（1）啟動(dòng)瞬間，軸封裝置常常冒火冒汽。h2

4、型泵啟動(dòng)瞬間， 市于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和水力軸向不平衡，泵軸軸向竄動(dòng)較大，竄動(dòng)量通常在 1.53mm,徑向跳動(dòng)在0.30.8mm.旦泵軸軸向竄動(dòng)量大于2mm, 徑向跳動(dòng)超過(guò)0.5mm,水封輪和固定套必然發(fā)生摩擦，產(chǎn)生火花和熱 量，遇水變成水蒸氣，同時(shí)伴有剌耳的摩擦聲。軸向竄動(dòng)時(shí)間短時(shí)， 軸封裝置磨損小仍可運(yùn)行，只是止水效果不好，漏水嚴(yán)重。時(shí)間長(zhǎng)時(shí), 軸封裝置很快磨損報(bào)廢，導(dǎo)致整臺(tái)泵停止運(yùn)行。（2）軸封漏水，污蝕潤(rùn)滑油，軸承發(fā)熱燒瓦。軸封裝置幾乎 在每次啟動(dòng)過(guò)程中都可能產(chǎn)牛硬摩擦，造成水封輪，固定套軸向，徑 向間隙急劇增大。軸封性能大大下降，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一套完好的軸封裝置 在泥沙水中運(yùn)行50100h,就開(kāi)始逐

5、漸漏水。漏水過(guò)程由小到大，每 小時(shí)1015m3,最大時(shí)100-110 m3 /h.泥沙水經(jīng)泵侵入軸承，使?jié)櫥?油嚴(yán)格稀釋污18楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)第9卷蝕，運(yùn)行期間，值班 人員不得不放開(kāi)軸承下部的排油管，排出沉淀在軸承下部的泥沙水。 污蝕稀釋后的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑性能大大下降，水泵電機(jī)軸承運(yùn)行很不可靠 （水泵電機(jī)同用一稀油站），嚴(yán)重發(fā)熱，軸承燒瓦事故屢屢發(fā)生。據(jù) 統(tǒng)計(jì)，每運(yùn)行一灌季，因高壓軸封漏水將污蝕潤(rùn)滑油0.5t,價(jià)值人民 幣3000余元。2.2上止推軸承運(yùn)行時(shí)間短，報(bào)廢快，有時(shí)外圈突然斷裂，防 不勝防h2型泵為雙葉輪，第一級(jí)葉輪揚(yáng)程122.5m,第二級(jí)葉輪揚(yáng)程 112.5m.由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水力

6、性能各方面的原因，轉(zhuǎn)子部件運(yùn)行時(shí), 存在軸向力。為了消除軸向不平衡力，在泵軸的非軸伸端安裝了一組 止推軸承，型號(hào)為46236,圖3為水泵轉(zhuǎn)子部件圖，根據(jù)多年來(lái)的運(yùn) 行資料統(tǒng)計(jì)，水泵在泥沙水中正常運(yùn)行150200h,止推軸承就因保護(hù)架磨損而報(bào)廢。非正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組剛一啟動(dòng)，軸承外圈就突然斷 裂。2.3過(guò)流部件磨蝕嚴(yán)重h2型泵揚(yáng)程高，葉輪出口線速度達(dá)502m/s,運(yùn)行條件十分惡 劣。在含沙量3035kg/m3的條件下，運(yùn)行200300h,葉輪就嚴(yán)重磨 蝕，葉片平均磨短35mm,直徑磨小36mm,葉片出口邊出現(xiàn)大面 積的魚(yú)鱗坑和溝槽，密封環(huán)單間隙由原來(lái)的075mm增到57mm,沿 測(cè)量槽部位的邊壁多

7、處穿孔磨透；泵殼體高壓區(qū)平均磨損23mm, 葉舌磨短57mm.尤其是連通一二級(jí)葉輪的隔板套和葉輪套，盡管采 用氧化處理后的碳鋼材質(zhì)，間隙也由原來(lái)安裝的0.75mm增到 2.53mm.水泵出水量由原來(lái)的2.2m3 /s下降到1.8-2.0m3 /s,水泵不 得不在運(yùn)行很短時(shí)間內(nèi)解體大修。h2型水泵軸封漏水，軸承斷裂，運(yùn)行不可靠，經(jīng)筆者20余年的實(shí)踐觀察其主要原因是水泵葉輪套和隔板套過(guò)速磨損。水泵軸向力急劇加大，當(dāng)間隙rfl 0.75mm增到1.52.5mm甚至更大時(shí)，經(jīng)推算,泵軸產(chǎn)生的軸向力將是正常運(yùn)行軸向力的23倍。而水泵選用的46236止推軸承在正常運(yùn)行時(shí)載荷值就無(wú)多大安全系數(shù)（運(yùn)行中保持架

8、磨損就可說(shuō)明這一點(diǎn)），當(dāng)軸向力增大到正常運(yùn)行的23倍吋，軸 承外圈斷裂是必然的，軸承斷裂后，泵軸處于無(wú)約束的狀況下，竄動(dòng) 量超過(guò)23mm，磨損破壞軸封裝置也是不可避免的。可見(jiàn)葉輪套， 隔板套間隙的變化直接關(guān)系到軸承，軸封裝置的安全，關(guān)系到水泵能 否正常運(yùn)行，而其它過(guò)流部件的磨損和密封環(huán)間隙的變化，只決定水 泵的出水量的變化和效率高低，對(duì)水泵正常運(yùn)行影響不大。3水泵運(yùn)行狀況的改進(jìn)針對(duì)h2型泵運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，近年來(lái)，東雷二級(jí)泵站 從水源條件，抗磨蝕技術(shù)措施處理，檢修周期等方面作了大量工作， 使水泵運(yùn)行條件和運(yùn)行狀況較前大有改善。3修筑沉沙池，改善水泵抽水水源條件根據(jù)東雷二級(jí)泵站前黃河灘地的地

9、形，1992年修建了一個(gè)面積 為733hm2的簡(jiǎn)易沉沙池，二級(jí)泵站過(guò)機(jī)水流先通過(guò)沉沙池沉淀泥沙 后，再進(jìn)入泵站，由水泵抽揚(yáng)上嫄，經(jīng)測(cè)定，經(jīng)沉沙池沉淀后的水泵 過(guò)機(jī)含沙量由原來(lái)的3035kg/m3下降到28kg/ m 3,水泵軸功率也 市原來(lái)的7060kw下降到6560 kw,每小時(shí)節(jié)電500kwh.3.2采用抗磨技術(shù)，提高水泵大修周期從1988年起，我們就對(duì)h2型泵過(guò)流部件進(jìn)行了非金屬抗磨噴 涂技術(shù)處理，水泵葉輪采用氧金剛砂，復(fù)合尼龍和多層次組合涂層， 使水泵葉輪大修周期由原來(lái)的200300h提高到10001200h,泵殼體 采用環(huán)氧金剛砂涂層后則保證運(yùn)行1000h不傷母體。水泵葉輪套，隔 板套，高壓密封體cr40材質(zhì)制造，進(jìn)行氤化處理，保證碳，氮共滲 0.3mm,軸封裝置的固定套材質(zhì)也由ht2040提高為35#碳鋼，使大 修周期由原來(lái)的200300h提高到500600h.3.3堅(jiān)持定時(shí)檢修的原則，適時(shí)更換磨損部件以做到防患于未 然盡管修建了沉沙池，水泵運(yùn)行條件大大改善，但泵站仍然不放 松檢修這個(gè)環(huán)節(jié)，本站結(jié)合水泵運(yùn)行工況制定了檢修規(guī)程，堅(jiān)持定時(shí) 維修，堅(jiān)持不等壞就換的原則，避免了由于零部件磨蝕而造成能源浪 費(fèi)和運(yùn)行不可靠等不利因素。4結(jié)論(1) 在含沙量較高的東雷泵站，改變水源條件，過(guò)流部件采用抗磨技術(shù)措施，堅(jiān)持定時(shí)檢修，h