關于抽水站水泵運行存在問題淺析

張雪玲

（渭南市東雷二期抽黃工程管理局 陜西省渭南市 714000）

前言

水泵汽蝕、間隙超標均屬于較為常見的抽水站水泵運行問題，前者會導致水泵內壁和葉輪機葉片金屬逐漸變薄并出現嚴重的性能下降，后者則可能導致機組運行擺度增大、進水流道及機坑嚴重淤積，抽水站水泵運行均會受到較為負面影響，而為了盡可能消除這類負面影響、保證抽水站水泵的安全穩定運行，正是本文圍繞抽水站水泵運行存在問題開展具體研究的原因所在。

1 常見的抽水站水泵運行問題

1.1 水泵汽蝕

1.1.1 實例概況

本文選擇了S抽水站作為研究對象，該抽水站共裝機22臺套，總容量、設計流量分別為6160kW、50m3/s，單機容量、單機設計流量分別為280kW、2.8m3/s，水泵為36ZLB-100型號的立式軸流泵，設計揚程為5.5m，表1為S抽水站A水泵汽蝕情況，由此可直觀了解該抽水站水泵汽蝕問題的嚴重性。

表1 S抽水站水泵汽蝕情況

1.1 .2問題原因

之所以S抽水站存在嚴重的水泵汽蝕問題，主要原因在于水泵選型不合理、進水流道形狀尺寸設計不合理、水導軸承磨損嚴重，具體原因如下：①水泵選型不合理。S抽水站配備了36ZLB-100型號的立式軸流泵，該抽水泵配套的三相異步電動機型號為JSL14（TH）-10型，電動機轉速、水泵nD值分別為94r/min、493，而一般的軸流泵的nD值不大于435，由此可見立式軸流泵存在的nD值偏高問題。此外，該型號的立式軸流泵還采用了喇叭口加導葉體的水下部分結構，這就使得喇叭口上內邊緣與導葉體下內邊緣共同組成了轉輪室，受此結構影響，葉片的汽蝕也將直接導致喇叭口及導葉體出現嚴重汽蝕，水泵汽蝕問題的嚴重性因此大幅提升。②進水流道形狀尺寸設計不合理。S抽水站采用了開敞式一泵一室的進水流道，且泵室的后壁為半圓形，這使得水泵中心與后壁圓心的距離為2.33m（后壁距X），而X/D=1.94（喇叭口直徑D），這便使得水泵臨界淹深較大、水流流態不好，回流和漩渦的形成幾率大大提升，由此為氣體進入泵體提供的契機最終使得泵體內存在嚴重的壓力分布不均勻問題，這同樣在一定程度上加重了水泵汽蝕問題的嚴重性。③水導軸承磨損嚴重。S抽水站的水泵選擇了普通橡膠材料作為上下水水稻軸承的耐磨介質，但由于這類材料的耐磨性較差，水泵每次更換耐磨介質的間隔時間往往不足1000臺時，而如果不及時更換，則會引發電機過載、破壞性損壞、電機燒毀等事故，這同樣需要得到重點關注[1]。

1.2 間隙超標

1.2.1 實例概況

Y抽水站現裝機6臺套，裝機容量、設計揚程分別為9600kW、5.62m，設計流量為23m3/s，水泵型號為2.8CJ-70。在2017年對8#機組的檢查中，檢查人員發現檢修門嚴重漏水，機坑積水無法排除，這使得主水泵無法打開進行檢查，而在邀請專業公司進行疏浚后，檢查人員發現水導軸承出現了軸承間隙嚴重超標、軸瓦磨損嚴重、水泵軸頸部位磨蝕痕跡明顯、油盆進水嚴重等問題，由此可見Y抽水站水泵運行問題的嚴重性。

1.2 .2問題原因

Y抽水站采用轉動油盆式稀油潤滑軸承作為水導軸承，以及錫基巴氏合金的軸瓦，螺旋套反螺旋加下平板密封屬于其運行水密封，并采用空氣圍帶充氣進行停機封水，而結合以往大修資料與實際問題，可確定問題的出現主要是由于水導軸承間隙過大。因8#機組長時間運行，且4次大修中均為進程軸瓦的處理，在水密封失效的影響下，油盆常年處于大量進水狀態，進入軸承的粒徑較小泥沙也使得水導軸承間隙日漸擴大，由此帶來的危害可見一斑。此外，機組進水流道及機坑存在的較為嚴重淤積也與問題的出現存在一定聯系，運行擺度增大更是受到了其較為直接的影響，該原因同樣需要得到重視[2]。

2 抽水站水泵運行問題的針對性處理措施

2.1 水泵汽蝕的技改處理

為解決S抽水站存在的水泵汽蝕問題，該抽水站采用了以下幾方面技改處理措施：①更換抽水泵型號。由于36ZLB-100型號的立式軸流泵無法較好滿足S抽水站的運行需要，因此抽水站在不變動管道系統、土建基礎的前提下選擇了900ZLB2.8-6.7型軸流泵取代原抽水泵，該抽水泵的設計流量、設計揚程分別為2.8m3/s、6.7m，并以ns=700為模型。技改同時更換了喇叭口、葉輪、導葉體、水泵軸、電動機，并新增了葉輪式，且水泵軸加長了0.35m，改造后水泵的nD值由原來的493降至419。新抽水泵采用了“喇叭管+葉輪室+導葉體”組成的水下部分結構，這使得葉輪室及葉片為水泵汽蝕主要發生部位，喇叭管、導葉體僅會受到出現輕微的汽蝕，水泵汽蝕問題由此得到了較好控制。②改善進水流道水流流態。進水流道形狀尺寸設計不合理在很大程度上加重了S抽水站水泵汽蝕問題的嚴重性，因此S抽水站采用了在泵室后壁增建“ω”墻、增建攔污柵工作橋、增加水泵淹沒深度并采用抗汽蝕材質的處理方式，其中“ω”墻的壁高為1.8m，泵室后壁距為0.5D，由此即可有效改善泵室進水流態，死水區的漩渦也得到了較好消除；攔污柵工作橋則能夠更好服務于雜草污物清理，水流流態的改善同樣可由此獲得支持；增加水泵淹沒深度主要通過加長泵軸實現，由此降低水泵喇叭懸高、降低葉輪安裝高度，水泵的淹沒深度增加了0.35m，水泵汽蝕問題由此得到了進一步控制。③開展水導軸承技改。為解決水導軸承磨損嚴重問題，S抽水站開展了水導軸承技改探索，最終水稻軸承的內襯材料選擇了聚氨酯，并采用分半式結構取代了原有的整體式結構，S抽水站水泵汽蝕問題由此得到了進一步控制[3]。

2.2 間隙超標的改造處理

在對比重新澆鑄巴氏合金軸瓦、應用水潤滑賽龍軸承兩種問題處理方案后，Y抽水站采用了后者進行間隙超標的改造處理，具體改造處理內容如下所示：①保留原水泵軸承架。使用水潤滑賽龍軸承替代油潤滑軸承，更換后的軸承應取消水密裝置和油盆，并選擇分半結構。②泵軸返廠大修。需通過返廠大修的方式重新包焊導軸承段軸套不銹鋼，原平板密封處還需要增加包焊不銹鋼軸套。③軸承安裝。由于采用了分半結構的水潤滑賽龍軸承，因此安裝過程中需首先合攏安裝分半軸承體，并在錐銷和哈夫面螺栓緊固到位后在軸承體中裝入分半賽龍軸承瓦體，最終將裝上分半壓板。為保證水潤滑賽龍軸承部件的整體性，需保證安裝過程中軸瓦體、軸承體、壓板分半線均兩兩錯開，最終做好軸承徑向位置的調整，即可保證間隙的均勻，間隙超標問題可由此得到順利解決。值得注意的是，為保證導葉體內腔能夠擁有充足的水量潤滑，技術人員同時拆除了原油導軸承及其密封結構。2017年8月1日，Y抽水站8#機組主水泵水導軸承改造完成，運行中機組法蘭擺度平均值為0.2mm，且水泵無汽蝕發生，間隙超標改造處理的有效性可見一斑。

3 結論

綜上所述，抽水站水泵運行問題的影響較為深遠，在此基礎上，本文涉及的更換抽水泵型號、改善進水流道水流流態、開展水導軸承技改、保留原水泵軸承架、泵軸返廠大修等內容，則提供了可行性較高的抽水站水泵運行問題處理路徑，而為了更好處理這類問題，各類新型科技成果在抽水站水泵領域的應用必須得到重視。