人民勝利渠移動泵站振動問題探討

□麻天將（河南省人民勝利渠管理局）

1 機械振動

1.1 轉輪的問題

廠家出廠的轉輪由轉輪體和四片鑄鐵葉片組成，葉片做工粗糙，單片重量差別很大，葉片固定僅僅依靠轉輪體內部四個大螺母和定位銷。運行中出現出水量明顯變小，機組振動劇烈，打開發現1～4片葉片相對轉動，定位銷折斷，有些大螺母已不見蹤影。經分析，定位銷太細，抗剪強度過低，不足以抵抗葉片的相對轉動。另外絕大部分機組出水量小，大約為設計流量（1.50m3/s）的1/3左右，經比對發現葉片角度不一，定位銷位置隨意。我們做了如下改進：調整好葉片的角度，用四條φ14高強度螺絲取代定位銷，保證了葉片和轉輪體之間不發生相對轉動，改進后單泵流量達1.20m3/s以上，機組持續運行時間大大加長。經過一段時間運行，存在葉片根部折斷現象，說明高強度螺絲抗剪強度足夠，而葉片本身強度不足，還存在拆卸折斷葉片困難的問題。我們進一步改進：去掉兩條高強螺絲，在葉片轉軸處增設鍵槽，既保證了足夠抗剪強度，拆卸也方便了。下一步我們計劃將葉片材料更換為球墨鑄鐵，提高葉片本身強度，改進轉輪的性能。

1.2 水泵軸問題

水泵軸同心與否直接影響機組的振動。由于肉眼無法直接觀察，一般情況拆掉的舊軸直接換掉，造成浪費。我們在現場制作了簡易校軸裝置，用千分表監測，螺旋千斤頂校正。經過校正的水泵軸和新軸幾乎一樣，發生振動的幾率較低。另外水泵軸的存放也不規范，直接水平放在地面上，這樣會引起泵軸的不同心，我們加工了鐵架將校正好的泵軸垂直吊到鐵架上，保證了泵軸的同心。

1.3 軸承、導軸承問題

軸承采用1216和51120軸承配合使用，最初購買推力球軸承51120普通級別的，運行中發現噪音大，檢修率高，選用P5級別后，改善不少。安裝軸承方法不科學，最開始直接用錘打擊安裝，后改用電磁爐直接加熱后安裝，稍稍控制不好就會引起軸承變色，溫度過高造成回火，質地發生改變，軸承無法使用。最后通過加熱軸承利用熱膨脹將緊配合轉變為松配合的安裝方法。熱裝前把軸承放入油箱中均勻加熱至80℃（一般油脂潤滑軸承加熱不要超過80℃），然后從油中取出盡快裝到軸上，為防止冷卻后內圈端面和軸肩貼合不緊，軸承冷卻后可以再進行軸向緊固。用油箱加熱軸承時，在箱底安裝網柵，或者用鉤子吊著軸承，軸承不能放到箱底上，以防沉淀雜質進入軸承內或不均勻的加熱，油箱中必須有溫度計，嚴格控制油溫不得超過80℃，以防止發生回火效應，使套圈的硬度降低。

拆卸的舊軸承可以經過仔細鑒定，確定是否使用。對于調心滾子軸承1216，軸承的外圈是可分離的。正常狀態時，內、外圈滾道和滾子應無破碎、麻點和較深的磨痕；保持架應無變形并能將滾子收攏在內圈上。推力球軸承51120，正常狀態時，兩滾道應無剝落傷和嚴重磨損，滾珠應無破碎和麻點；保持架應無變形，不與兩個滾道墊圈相碰，并將滾珠牢固地收攏在一起。實踐中我們還經常采用一個簡單的試驗方法，刮少許軸承上的油泥，放在干凈的器皿里，用汽油清洗，直至把油泥全部溶解，最后倒掉液體，觀察器皿底部是否存在金屬屑，如果存在一般可以認為這個軸承不能繼續使用，反之可以將軸承清洗干凈繼續使用。

移動泵站的軸承使用潤滑脂潤滑，一般連續運行一星期（150-200 h）加一次，根據氣溫的高低確定使用合適型號的品質好的潤滑脂，以防缺油干磨損壞軸承，加油量控制到軸承空隙的3/5左右，多了也容易引起發熱。

導軸承使用的是橡膠軸承，防止機組旋轉擺動、振動，保證軸心穩定。檢修過程中有部分工人嫌安裝護筒麻煩，把護筒拆掉。黃河是多泥沙渠道，雜物很多，加劇了橡膠軸承和水泵軸的磨損。后來要求必須安裝護筒，上下用汽車密封膠封閉，連接上下橡膠軸承清水潤滑通道，減少了對水泵軸的磨損，減緩了橡膠軸承的老化，潤滑情況良好。

1.4 摩擦、碰撞問題

主要發生在兩個部位，一是軸和護筒之間，如果護筒上下定位固定螺絲松動，就會引起兩者之間摩擦碰撞，甚至劇烈震動；二是轉輪葉片和下喇叭口之間，原因有轉輪補焊后失圓或水泵軸（也可能是轉輪）下沉。此種振動初期出水量沒有明顯減少。

2 水力振動

水力振動是由于流入轉輪的水流失去平衡時，造成的機組振動。一是葉片的固定螺栓折斷或從根部折斷，使流入轉輪四周的水流不均勻。如果相對兩片葉片折斷，可能發生輕微振動或不振動，伴隨著出水量明顯減少，電流表電流數值也減少。實際運行中甚至出現出水量為零，電流表顯示<60A，我們可以初步判斷轉輪的四片葉片全部折斷。二是轉輪中有雜物卡塞，使流入轉輪的水流不均勻。泵站現狀沒有攔污設施，尤其雜物多時，機組故障率很高，建議安裝攔污柵。對于黃河這種多污物河流，攔污柵上的污物容易積厚，如果使用一般鏈條式清污機（適合浮草多的情況），可能引起鏈條被拉斷的情況，影響泵站運行。筆者建議采用帶鉤攔污柵。電動帶鉤攔污柵，底部有彎鉤，采用電動機、鋼絲繩起吊。清污的程序是：先放下第一道攔污柵，這時第二道攔污柵在水面上。清污時，提起第一道攔污柵，下部的彎鉤將污物帶出水面，由人工在工作橋上清理，同時放下第二道攔污柵，一起一落，調換進行。三是出水管水流不穩定，使管內水壓產生周期性的變化，引起振動和水流轟鳴。

3 氣蝕振動

氣蝕對金屬材料的破壞，先是使金屬表面失去光澤而變暗，接著變毛糙發展為麻點，進而成蜂窩狀，嚴重時可使葉片穿孔、開裂和成塊脫落。水泵在氣蝕條件下運行，效率會顯著降低，隨著氣泡破裂產生的撞擊，使水泵產生強烈的噪音和振動。其振動可引起機組支架的振動，當氣蝕振動的頻率和水泵固有頻率接近時，還會引起共振，造成水泵嚴重破壞。

檢修過程中發現。每臺機組都有不同程度的氣蝕，有的喇叭口甚至已經穿孔。既然無論什么方法都無法阻止氣蝕的產生，所以只能減緩氣蝕的速度或是減輕氣蝕的程度。產生氣蝕之后，對于針孔狀的氣蝕，只要其針孔沒有連成片，可以用紫銅絲打入針孔，銼光即可。嚴重的氣蝕必須進行補焊，一般不能到氣蝕嚴重之后再補。補焊采用不銹鋼電焊條，為防止補焊時轉輪變形，在轉輪四周用千分表進行監視。補焊前，應清除補焊處表面的水分、泥土、銹斑等。注意焊條要干燥，使用低電流、細焊條、高速短弧。一次焊不好可多次堆焊。每次必須把前一次的焊渣去凈。焊好后，將其銼平磨光，保持原來葉型或弧度。

我們也嘗試使用環氧樹脂和金剛砂拌合的環氧砂漿刷涂葉片，用以預防氣蝕，但效果不是特別理想。原因是葉片厚薄不一，環氧涂層也厚薄不一，尤其是厚的涂層脫落特別嚴重，脫落后轉輪不平衡，產生振動。下一步生產的球墨鑄鐵葉片，我們要提高鑄造精度，保證光潔度，保證出水邊厚薄均勻，再均勻刷涂環氧涂層，一定可以大大提高抗蝕性。

4 結語

經過兩年多的運行，不斷分析總結水泵產生振動的規律，找出產生振動的根由，采取相應有力的措施，泵站目前運行基本正常，保證了灌區的應急用水。