淺析上橋抽水站2號機組存在問題的成因與處理

曹 旭

一、概述

上橋抽水站位于安徽省懷遠縣境內的茨淮新河上橋樞紐，是淮北地區的一座大型抽水站，兼有排澇和灌溉的功能。建于20世紀70年代，站內安裝了6 臺2800ZLQ24-4.7 全調節立式軸流泵，配套TDL325/36-40 型同步電機，總裝機容量9600kW，設計流量120m3/s。2007年更新改造后投入運行，2014年經過第一次機組大修，現已投入運行6年，為保障茨淮新河灌區100 多萬畝農田灌溉和芡河及躍進溝流域1000km2農田排澇發揮了重要作用。但是運行期間發現，調節機構在機組重載情況下，調節大角度時振動響聲較大，經檢查存在嚴重安全隱患。

二、問題原因分析

泵站采用機械式全調節軸流泵，葉片調節通過安裝在電機頂部調節電機帶動擺線針輪，經減速器減速后帶動螺紋副絲桿轉動，由于絲桿軸向固定，因此調節螺母軸向運動，帶動調節軸、軸承箱一起向上或向下移動，與之連接的裝于電機空心軸和水泵空心軸內的調節桿隨之共同軸向運動，帶動泵葉片調節桿軸向運動。葉片調節桿的軸向運動使與葉片相聯接的轉臂旋轉，從而達到調節葉片角度的目的。運行調節角度時，向下調節，沒有響動，因為調節軸與操作架連接處帶維度，越往下調節，調節軸與操作架配合越緊；上升時響動很大，原因是操作架與調節軸螺母M100 松動，形成一定間隙，調節軸向上調節時，升力達到一定值時，使調節軸與操作架分離，造成螺母與操作架碰撞，產生振動響聲。因此，須解體處理。

三、解體處理及質量控制

經研究分析，只有對機組進行解體處理，才能從根本上解決問題。拆除階段采用先上而下、先電機后水泵、先轉動部分后固定部分的順序，安裝順序與之相反。在安裝過程中，對機組固定件高程、垂直同心、軸線垂直度（推力瓦水平）、轉動軸線擺度、中心、各部間隙等六大關鍵部位作為控制點，嚴密監測。

1.解體處理

機組轉輪輪轂解體后，發現與分析判定結果一致，操作架與調節軸聯接處螺母M100 松動，間隙達到7mm；并且發現拐臂豎拉桿與輪轂內臂在導向槽處有摩擦痕跡，是由于在生產制造時，運行空間較小，用割刀切割導向槽處輪轂內部多余部分時殘留毛刺較多導致的。經處理后，試驗滿足規范要求。

2.安裝質量控制

（1）高程與垂直同心度測量

機組的安裝高程與垂直同心度合格是機組能夠順利安裝的先決條件。因此，機組安裝前對葉輪中心和電機基礎高程、水導與電機定子垂直同心度進行復核，在它們滿足規范要求后，再對泵軸、轉輪等部件的組合尺寸進行復核，確保符合規范要求。

（2）軸線垂直度

檢查空氣間隙，用3mm 厚的膠木尺，穿過空氣間隙，沿轉子旋轉一周，檢查有無異物；裝上上導瓦和推力瓦，每塊瓦表面涂少量凡士林；推力頭上平面及法蘭處沿圓周分8 個等分，并按順時針方向依次編號；裝上上導瓦四塊，借以控制大軸的徑向位移，按東、南、西、北四個方位，用手力扳緊即可。

軸線的垂直度是通過盤車的方法借助框式水平儀（精度為0.02mm/m）來測量調整的。調試方法：測量定、轉子高差，用其中四塊主推力瓦（裝有測溫計的瓦），根據高差調整主瓦降低或升高，然后再升四塊副瓦，使之均勻受力只要不超過水平儀一格都符合要求（軸線擺度調整后應再復查一次）。實際調整時全部控制在0.5 格之內。軸線垂直度測量結果見表1。

（3）軸線擺度

在軸線垂直度調整完成后，繼續通過盤車的方式來調整軸線擺度。在上導、下導、法蘭、水導處分別架設一塊百分表，百分表表架應有足夠的剛度并固定牢靠。百分表測桿應緊貼被測部件并與它垂直，大針調至“0”。按8 等分點逐點進行盤車后，將各點數據記錄并畫出示意圖分析。

軸線擺度調整采用刮削絕緣墊的方法，按照絕緣墊應刮削的最大點的方向做一中心線，按照中心線劃分為4～8 個等分刮削區，再按照比例確定每一刮削區應該刮削的厚度。絕緣墊刮削后，重新盤車檢查軸線擺度，直至上、下導及法蘭處相對擺度不超過0.03mm/m；水導處擺度調整時，對電機和水泵聯軸器面進行削磨或墊片處理，直至絕對擺度不超過0.3mm。軸線擺度測量結果見表2。

表1 軸線垂直度測量記錄表（單位：mm/m）

表2 軸線擺度測量記錄表（單位：0.01mm）

表3 定、轉子磁極中心測量記錄表（單位：mm）

（4）磁場中心

機組軸線的擺度調整合格后，再盤車檢查推力瓦水平，結束后即可測定磁場中心。由于轉子磁場低于定子磁場時，轉子會受到一個向上的軸向磁拉力，從而減輕推力瓦的載荷，所以，定子鐵芯平均中心線高于轉子磁極平均中心線，其高出值小于定子鐵芯有效長度的0.5%。由于抽水站定子鐵芯有效長度平均值為361mm，所以高出值小于1.8mm 即可。定、轉子磁極中心測量成果見表3。

（5）空氣間隙

電動機的空氣間隙如果不均勻就會產生磁拉力的不平衡，從而增大導軸承荷載，增大機械損耗，并可能引起機組強烈振動，影響機組的安全運行。所以電動機的空氣間隙應均勻，當轉子位于機組中心時，定、轉子之間上、下端各間隙與該端平均間隙之差應不超過平均間隙值的±10%。

空氣間隙的測量采用竹塞尺法，即用自制的竹塞尺配合外徑千分尺進行間隙測量。測量在八個方位上進行，測量結果經過計算，有超差的要調整，直至符合規范要求。空氣間隙測量記錄見表4。

表4 空氣間隙測量記錄表（單位：mm）

表5 導軸瓦間隙測量記錄表（單位：0.01mm）

表6 葉片間隙測量記錄表（單位:mm）

（6）導軸瓦間隙

導軸瓦可以固定機組轉動軸線中心的擺度范圍，保證機組的安全運行；同時可以使機組軸線在運行時處于自由狀態，保證鏡板與推力瓦受力均勻。在導軸瓦安裝時，上導軸瓦單邊間隙以及下導軸瓦雙邊間隙應符合設計要求，且下導軸瓦單邊間隙在調整時需根據軸線剩余擺度和方位來確定。導軸瓦調整順序一般是上導軸瓦→下導軸瓦→水導軸瓦。導軸瓦間隙測量見表5。

（7）葉片間隙

大修時葉片間隙的調整是通過葉輪頭保持不動，用手拉葫蘆改變泵殼位置的方法進行的。在葉片處于最大安放角時，選用楔形竹條尺和外徑千分尺配合，分別取每個葉片的進水邊、中部和出水邊三個位置進行間隙測量，葉片間隙與相應位置的平均間隙之差滿足不超過平均間隙值的±20%的要求。葉片間隙測量見表6。

四、結語

抽水站2 號機組解體處理完成后，于2019年12月6日進行了13 分鐘空載試運行，狀況良好。9日結合灌區供水，進行重載試機，運行124 小時，葉片調節靈活，運行正常。

大修過程應以質量控制為重點，并統籌兼顧人員組織、材料采購、進度控制等環節，才能按時按質完成機組大修工作。機組大修查明了葉片角度調節時振動響聲較大的原因并予以解決，同時對其他部件進行了檢修、維護，保證了機組的運行安全■