海河口泵站貫流泵故障原因分析及解決效果

杜慶有，崔然，寧陽，于洪利

（天津市海河管理中心，天津 300141）

1 概況

海河口泵站位于天津海河入海口處，設計排水流量230 m3/s，共設7臺貫流泵[1]，單機設計流量33 m3/s，單臺泵配置10 kV同步電動機，單機功率1600 kW，總裝機容量為11.2 MW。如遇強降雨且海河防潮閘因高潮位頂托無法開閘泄洪時，可利用泵站向外海強排泄洪，有效減少中心城區內澇時間，解決天津地區高潮位無法排水泄洪問題，降低淹泡損失和社會影響。

截止到2020年7月泵站已經歷了5個汛期，對市區防汛排澇起到非常重要的作用，根據《泵站技術管理規程》（GB/T30948-2014）規定，主水泵運行2500～15000臺時或經過3～5 a應進行大修，泵站現已達到了水泵機組大修年限。

2 運行中出現的問題及原因分析

在水泵機組運行過程中，泵站3#、6#同步電動機A、B兩端軸承運轉溫度過高，有時達到95℃，造成機組保護停機。4#水泵導軸承漏油嚴重，高位油箱水泵機組運行時需要不斷補油，以防止水泵導軸承損壞。

針對以上現象，并結合2018年4月至2020年6月泵站沉降觀測數據分析，初步判斷水泵機組出現故障的主要原因是泵站水工建筑物基礎整體沉降不均勻。通過觀測泵站進水口側高程普遍比出口水側高程少沉降了3～4 mm，即泵站進水口側基礎高程普遍比出水口側高程高出3～4 mm，泵房地板進水側基礎高于出水側，造成泵站水工建筑物整體傾斜。

同樣由于泵站的整體不均勻沉降，造成了水泵機組的同心度、水平度、擺度等都大大超過《泵站設備安裝及驗收規范》（SL 317-2015）規定的安裝精度[2]，詳見表1，在運行中容易造成水泵機組傳動部件運行溫度過高，影響水泵機組安全運行。

表1 水泵機組電動機與齒輪箱原始測量數據統計mm

由以上數據可以看出，由于泵站建筑物整體不均勻沉降，造成水泵機組各部位出現不均勻沉降，使得水泵機組軸向不在一個水平面上，造成了水泵主軸、齒輪箱、電動機不同軸、不同心，形成夾角、擺度值增大等問題。

3 維修方案

豎井貫流機組大修包括主水泵大修、同步電機大修和變速箱大修3個部分[3]。

3.1 安裝方式的確定

海河口泵站的貫流泵屬于臥式軸流泵，安裝布置如圖1所示，該類機組在安裝時要保持機組各部件同軸同心，有水平安裝和斜式安裝2種安裝方式。

圖1 海河口泵站水泵機組安裝布置示意

水平安裝要求安裝基線嚴格與地面平行，同時同心度、擺度、徑向位移以及相應間隙等均滿足安裝規范要求。

斜式安裝水泵機組安裝基線不要求與地面平行，但水泵機組各部件仍應嚴格在基準線、基準面上安裝，并按照《泵站設備安裝及驗收規范》（SL317-2015）、《大中型泵站主機組檢修技術規程》（DB32/T 1005-2006）控制安裝誤差，滿足同心度、擺度、徑向位移以及相應間隙等安裝要求。

海河口泵站水泵機組設計采取水平安裝方式，水泵安裝軸向基線與地面平行，但由于不均勻沉降量過大（0.4～0.54 mm/m），超出了填料函等固定水工建筑物可調整量范圍，若保持設計水平安裝方式，須對泵站水工建筑進行局部拆除重建，維修成本較高、工期較長、技術復雜，故改為斜式安裝。

3.2 主水泵大修

主水泵的大修按照有關技術規定和圖紙要求進行，主要內容有：對主水泵進行全面解體拆卸，檢查葉片、葉輪室、導葉體，發現問題嚴重返廠修復，對發生氣蝕的部位進行修復；檢查水泵主軸軸承位置，對磨損部位噴涂或冷焊處理后進行機械加工；對出現彎曲的泵主軸、短軸進行校核處理；更換和刮研加工軸承；更換機械密封；填料函填料、軸封更換；軸承襯維修或更換；機封軸套維修或更換；軸套維修或更換；軸承壓蓋、油封等維修或更換；密封圈更換；水泵外殼刷漆等。具體維修步驟如下[4]。

（1）測量。由專業技術人員對水泵進行拆解前的數據測量，做好記錄。

（2）拆解。按照圖紙要求，遵循先上后下、先外后內、先部件后零件、先易后難的原則，拆解水泵各零部件，對水泵進行解體。

（3）檢查、處理、維修。拆解后的零部件按次序擺放整齊做好標記，清洗除銹。對拆卸后的零部件進行檢查、檢測、測量分析，分別確定需更換購置、現場修復及返回原生產廠家進行維修的零部件。

（4）安裝。所有零部件檢查合格后組織人員進行安裝。安裝和拆解次序相反，遵循先下后上、先內后外、先零件后部件、先難后易的安裝原則，按照泵站安裝技術規范和圖紙數據要求對水泵進行組裝。

（5）調試。各種安裝數據合格后進行水泵調試。

3.3 同步電機大修

同步電機大修主要內容有：拆卸吊裝聯軸器、冷卻器、碳刷和滑環、電動機端蓋及轉子，對各個部件進行檢查、檢測、檢修，更換部分部件，組裝調試。檢查定子線圈、轉子線圈的絕緣情況；檢查槽楔是否松動，線圈匝間有無短路、燒毀痕跡，如有燒毀，更換繞組；檢查定轉子間是否有摩擦痕跡，先做絕緣處理，后做刷漆、干燥、焊接、綁扎處理；檢查和實驗電機保護裝置；更換新的軸承，對軸承端蓋與軸承外套配合尺寸精度檢查，對軸承端蓋進行電鍍后磨削加工。配合尺寸精度檢查，先對主軸刷鍍或冷焊，再對軸承內套進行磨削加工；更換新的滑環和碳刷；檢查冷卻器進行打壓試驗，并檢查兩臺風機；檢查絕緣材料，做電機耐壓試驗。具體維修步驟與主水泵大修基本相同。

3.4 變速箱大修

變速箱大修主要內容包括齒輪、傳動軸、軸承、油封、潤滑油、油泵、過濾器、水冷卻器等零部件的檢查、測量、拆卸、維修和安裝。具體維修步驟與主水泵大修基本相同。

4 大修效果

泵站機組大修工作自2020年11月開始，至2021年5月完成全部4臺水泵機組的運行調試，歷時7個月，主要對水泵機組的主水泵、同步電機、變速箱等進行了大修。結合泵站水工建筑物不均勻沉降情況，在安裝過程中將水泵機組由水平安裝改為斜式安裝，調整水泵機組的同心度、擺度，保證其在允許誤差范圍內。水泵機組安裝后對各部位進行了重新測量，各項安裝誤差均在《泵站設備安裝及驗收規范》（SL317-2015）要求范圍內[5]。

結合大修進度，在水泵機組組裝后，先后對各機組進行了連續試運行，通過連續監測，水泵機組各部位溫度均在規范要求的正常值范圍內，詳見表2；水泵機組各部位的振動量亦均符合規范要求，詳見表3。

表2 水泵機組運行狀態各部位運行溫度統計 ℃

表3 水泵機組各部位振動數據統計 mm

5 結論與建議

綜上所述，在海河口泵站大修工作中，通過測量數據分析，結合泵站運行中出現的溫度過高問題，判斷泵站機組出現問題的主要原因是建筑物不均勻沉降。結合實際情況，制定了將水泵機組由水平安裝改為斜式安裝的維修方案，同時對主水泵、同步電機和變速箱進行大修，將各項誤差調整至標準值范圍內。水泵大修安裝后，通過測量和連續試運行，水泵機組各項指標均在要求范圍內，保證了今后一段時間內水泵機組的安全運行和排澇功能發揮。

同時，為及時掌握泵站機組各部位沉降狀況，避免由于建筑物的不均勻沉降造成機組故障，建議在電動機、齒輪箱、水泵等各部位基礎上設置沉降觀測點，每季度對沉降點進行觀測、分析，為水泵機組的安全運行和調整維修提供數據支持。