淺談水利工程機電設備安裝與維修

■鐘 鍇 ■江西省撫州市廣昌縣水利局，江西 撫州 344000

1 水利工程機電設備安裝與運行的特點

由于我國當前的水利工程正處在大規模發展的階段，對于其設備的安裝往往為了保證工程的如期交付而過于強調安裝效率，而對于安裝過程中各個關鍵流程的處理反而存在不到位的現象。

當安裝調試完畢，進入正常的生產運行之后，常常又因為注重生產而令生產時間排程過多地占用了維護維修的時間。由于水利設備需要超長時間運行的特點，而本身又要承受水流沖擊、泥沙磨損，設備運行的環境比較惡劣，正常運行狀態下機械的磨損就很大。如果維護時間被過多縮短的話，設備的磨損與故障率將變得更大。在嚴重的情況下，甚至會使機電設備提前損壞，威脅到整個水利工程的可靠性與安全性，這不管是對于水電等能源生產還是農業的灌溉生產作業都是不利的。

2 一些常見機電設備的安裝使用

水利工程建設中，機電設備的一般安裝步驟為：基座施工—設備驗收及安裝準備—設備安裝及試車。首先在基座施工前要對現場進行實地勘察，根據布局需要，確定基座布置。然后，要對購買的機電設備進行全面的檢查，核實各組件、配件是否完備。之后，再由專業的技術人員負責設備的安裝。安裝過程中，如果需要高空作業等，必須按照安全操作準則，避免出現安全事故。

以下對在水利工程中應用較多的離心泵、異步電動機的安裝使用狀況作簡要介紹。

2．1 水利工程中離心泵的安裝

離心泵和其他類型的液泵相比，安裝、檢修與保養都比較方便，故廣泛地在農業水利設施中應用。其工作原理是利用高速旋轉的葉輪帶動泵內的水流流速提高，根據流體力學我們可以知道液體的流速與壓強是成反比的，流速越大流體的壓強越低，流體就會從壓強高處流向壓強低處。只要離心泵流速差產生的壓強大于某一定高度差重力產生的壓強，流體就能流向一定的高處。

離心泵的安裝要根據科學的計算來確定，一般情況下，離心泵的安裝高度可以按照下式計算：

Δ安裝=Δ動+H實吸

式中：Δ安裝—離心泵安裝海拔高度，m

Δ動—井中動水位海拔高度，m

H實吸—水泵實際吸水高度，m

水泵的實際吸水高度H實吸按下式計算：

H實吸=Hs-H吸損-v2進/(2g)-k

式中：Hs—離心泵允許吸上的真空高度，m

H吸損—進水管路損失揚程，m

v進—水泵進口處流速，m/s

g—重力加速度，m/s2

k—安全系數，一般取0．5 ～1．0m

完成離心泵的安裝后，在使用中，如果吸入泵中的水的泥沙含量過高對于泵內葉輪的等部件的磨損會十分嚴重，吸入管路下端濾網的安裝一定要注意，應該要防止由于濾網安裝不夠可靠，導致直徑過大的泥沙顆粒進入泵內，而加速機械損耗。

2．2 水利工程中異步電動機的使用

異步電動機又稱為“感應電動機”。其工作原理是通過定子產生的旋轉磁場與轉子繞組的相對運動，轉子繞組切割磁感線產生感應電動勢，從而使轉子繞組中產生感應電流。轉子繞組中的感應電流在定子磁場里，產生電磁轉矩，使轉子旋轉。由于當轉子轉速逐漸接近同步轉速時，感應電流逐漸減小，所產生的電磁轉矩也相應減小，所以電動機在異步轉速中能夠維持較高的轉矩。

異步電動機的關鍵部件包括：定子繞組、轉子繞組、鐵芯、轉軸、軸承、風葉等。由于水利工程中長時間的作業特點，對于定子繞組、轉子繞組的配合要求較高，否則就會由于磨損在長時間作業中使用壽命縮短。轉軸與軸承等部件的磨損也比一般工業應用中來的更快。冷卻風道、冷卻風管應保持通暢，避免粉塵進入其中影響風葉的散熱效果。

3 常見機電設備易出現的問題及處理方法

3．1 離心泵汽蝕現象

由于地下水位的下降，離心泵吸程均有增大的趨勢。如果水泵長期在水位不穩定的條件下運行，很容易發生汽蝕。

離心泵運行時，在葉輪進口處會形成真空。當真空度達到一定值時，水很容易由于低壓而汽化產生汽泡。汽泡隨水一起進入葉輪，進入泵內高壓區時汽泡會受到擠壓并且破裂，周圍的水會以極高的速度和頻率向汽泡中心沖擊，產生很大的局部沖擊力，打擊葉輪表面，使金屬表面疲勞剝落，形成蜂窩狀孔穴，從而造成離心泵的汽蝕現象。

如水泵產生汽蝕，在檢修時可見到葉輪表面有蜂窩狀孔穴。

當水泵在汽蝕狀態下運行時，水泵效率明顯降低。由于未破裂的汽泡隨水流入出水池，可以在出水池內看到有汽泡;若靠近水泵，可聽到水泵發出較為清脆的氣泡破裂的聲音。這些都可以作為判斷離心泵汽蝕的依據。

防止汽蝕可以通過調整安裝高度，避免高于極限安裝高度的“吊泵”現象出現，可以根據2.1中的公式對極限安裝高度進行基本的計算，并適度選取安全高度。另外應盡量保證入泵水流的方向平順。應參照如下圖所舉例子，避免a圖的安裝狀態，盡量如b圖所示，用直管來調整入泵水流。

3．2 異步電動機的故

在水利機電設備運行中，異步電動機常見故障一般有機械故障和電氣故障，其中機械故障的維修方法較為簡單。由于定子、轉子鐵芯由于裝配不善，摩擦而導致的機械故障，可將用適當車削轉子。與對于軸承、轉軸等由于機械磨損而導致的故障，應及時更換相應的零配件。

電氣故障以電刷、定子繞組等導電部分為主。判斷故障時，設備維護人員應當要了解該電動機的型號、規格、使用條件、使用年限等基本信息，對于電動機在發生故障前的實際運行情況也要進行細致的了解，在現場判斷故障的過程中，要向操作人員多詢問，對電動機的運行故障進行合理的判斷。維修電動機時，必須由專業的技術人員進行相關操作，采用儀表進行測量或觀察尋找故障的具體位置，在安全斷電后，將機器拆開并及時進行維修，出現漏電現象的電動機則要對線路板、導線和連接線路等進行逐一檢查。

水泵安裝方式示意圖1．進水彎管 2．直管 3．水泵

4 結束語

綜上所述，在水利工程施工建設和運營維護中，應當高度重視機電設備的安裝與維修管理。對于機電設備的安裝，必須嚴格按照相關操作規程和技術規范執行，同時加強對其運行狀態的監控，一旦發現各種運行故障，應當采取行之有效的維修方法，以保障設備的長期平穩運行。

［1］趙鳳勤，徐海亮，解傳典．試論水利工程機電設備安裝與施工管理優化策略［J］．黑龍江水利科技，2013;41(8)：195 －196．

［2］吳志強．大中型水利工程機電設備常見問題探討［J］．河南水利與南水北調;2012(14)：73 －74．

［3］許為民．概論水利工程機電設備安裝與維修［J］．黑龍江水利科技，2012;40(7)：143 －144．

［4］李娟．水利工程機電設備的運行與管理探析［J］．科技致富向導，2010(29)：279．

［5］韋彥華．水利工程機電設備運行異常問題及處理［J］．山西建筑，2009;35(17)：361 －362．