韓莊泵站后置式燈泡貫流泵機組大修探討

韓業慶，呂曉理，徐登海

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

韓莊泵站作為南水北調東線一期第九級梯級泵站，設計流量125 m3/s，設計凈揚程4.15 m，安裝5 臺后置式燈泡貫流泵。電機型號為TYC-1800-48，永磁電機單機容量1 800 kW，額定電壓6.3 kV，額定頻率50 Hz，轉速0～125 rpm。水泵型號為170GZ-4.5，葉輪直徑3 140 mm。機組前后軸承為SKF 滾動軸承，軸承內外密封為IHC348360 型機械密封。

在2#機組電機室內部檢查時發現電機端內側軸承有滲油現象，油漬被轉軸甩到電機線圈及永磁體表面。因IHC 機械密封損壞，需要將整套軸承組完全拆卸更換密封組件，該機組電機轉子采用永磁體，且機組最大直徑5.7 m，重約55 t，現場不具備維修條件，需采用船運整體返廠大修。

1 機組滲油原因及維修難點分析

1.1 滲油原因分析

一是機組機封密封件老化、磨損，密封性能降低。二是機組每年調水季結束后，停機時間較長，受電機軸重力影響，下部機封長期處于壓迫狀態，長時間產生疲勞、形變，引發滲漏。

1.2 維修難點分析

維修難點主要表現在：機組尺寸較大，吊裝、運輸困難；檢修場地空間受限；葉輪間隙調整困難；機組機封密封圈國內沒有供貨商；機組密封安裝質量要求高；作為國內首臺大型永磁式貫流泵機組維修，缺乏可借鑒的維修經驗。

2 機組大修流程及維修內容分析

2.1 做好機組大修準備

查閱技術檔案，收集2#機組以往運行情況及存在的問題；開展技術、質量、安全交底，組織人員學習有關圖紙、規程規范、規章制度、維修內容及注意事項；檢查流道排水設備與門式啟閉機，保證其具備使用條件；繞機坑四周搭設臨時腳手架與工作臺；對檢修區域鋪設土工布與防護板。

2.2 機組整體拆除

1）關閉機組進水流道檢修閘門、出水流道工作及事故閘門，打開機組排水管路閘閥、開啟排水泵，通過流道進人孔觀察進出水流道及泵體內積水排空情況，檢查閘門漏水量，若漏水嚴重需潛水堵漏。

2）拆卸機組進線電纜、進口橡膠伸縮節、鼓風機、傳感器等附件；測量電機定子與轉子之間空氣間隙。

2.3 機組返廠運輸

選用高錳合金鋼加工制作機組運輸專用托板，將機組底座與托板用高強螺栓連接，將機組運至泵站引水渠首吊裝轉運平臺，采用500 t 汽車吊至貨船，通過水運至電機廠檢修車間。

2.4 水泵部件拆解

1）拆除監測儀器儀表探頭、線夾子、接線盒等外部線路；進入機組內部，固定分半夾固支架，保證四周受力均勻。

2）拆卸進口管、葉輪室、葉輪頭部件，鎖緊環、葉輪部件、水泵外密封、IHC 密封、軸承體A和O 形密封、球面滾子軸承、進水端軸承IHC 內密封等。翻轉水泵，進水端朝下，拆卸端蓋和O 形密封圈、軸承蓋、出水端軸承內密封、軸承支架、拆壓環等。

2.5 電機部件拆解

1）用隔磁材料將定轉子隔離，拆卸水泵軸承兩端軸承；檢查轉子各個磁鋼連接螺栓、對銷、大軸、軸瓦，檢查定子端綁繩及端部線圈引出線，用吊具將轉子抽出。

2）檢查定子槽楔有無松動、磨損及變色等現象，檢查定子端箍是否緊固，檢查定子鐵芯有無銹蝕、過熱、變色，檢查鐵芯受損情況，確保檢查鐵芯燕尾槽良好；通過VPI 真空壓力浸漆，對定子絕緣處理；更換F 級JFEYH-6 kV 級乙丙橡膠絕緣定子引出線。

2.6 水泵部件裝配

1）電機轉子和定子對中，吊裝電機轉子部件，裝壓環、軸承支架、出水端軸承內密封，裝配并調整軸承體B 側面調整螺栓，裝鎖緊螺母和軸承蓋。

2）鎖緊分半夾固支架、翻轉水泵至臥式、裝進水端軸承內密封、軸承體A、O 形密封、IHC 密封、水泵外密封、葉輪部件、葉輪頭部件、葉輪室、進水管、出水管、外部線等。

2.7 電機部件裝配

1）定子機殼部分調入平臺，用專用工具將機殼翻轉立起，用隔磁材料防護定子內部。

2）準備下端轉子支撐，用專用工具將機殼翻轉立起，將轉子穿入定子。水泵兩端軸承裝配，定子轉子氣隙檢查；整體翻轉放置平臺上。

2.8 機組整體回裝

1）機組大修后運至泵站，整體吊起至機坑，4個機組底腳落在基礎板對應位置。

2）聯接機組出口管與出水口聯接管，固定機組及進口端，吊入橡膠伸縮節與泵進口管，進水口聯接管聯接，安裝鼓風機、風道聯接管、油位儀、電纜接線，進水流道充水。

2.9 機組電氣接線

轉子接線，測溫傳感器接線，轉速、振動、擺度等檢測裝置接線。對照拆前圖片、記錄，仔細對照線號、標記，恢復接線后與LCU 柜觸摸屏核對。

3 機組大修效果分析

機組大修組裝后進行出廠試驗，包括繞組絕緣電阻和吸收比、繞組交流耐壓試驗、空載試驗等項目，經試驗數據均合格，達到出廠標準。通過整理和分析大修過程、試運行及年度調水運行等參數，電機轉子磁鋼性能和出廠前無明顯衰減，噪聲和振動符合OBJ.219.63019《技術條件》要求，電機定子絕緣性能得到有效提升。

3.1 機組大修前后葉輪間隙測量

具體測量數據見表1、表2。

表1 機組大修前葉輪間隙測量數據 mm

表2 機組大修后葉輪間隙測量數據 mm

3.2 絕緣電阻測量

1）判定標準。根據GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規定，交流電動機定子繞組絕緣電阻不低于1 MΩ/kV（即≥6.3 MΩ），吸收比不低于1.2。

2）試驗結論。吸收比為1.73≥1.2，絕緣電阻測試合格。

3.3 測溫元件和空間加熱檢查

1）判定標準。根據JB/T10500.1-2005《電機用埋置式熱電阻第1 部分一般規定、測量方法和檢驗規則》規定，測溫元件絕緣電阻不低于100 MΩ；根據0EB.122.9328 《交流電機產品試驗內控標準》規定，相同部位測溫元件直流電阻最大值與最小值之差不超過2 Ω；根據JB/T7836.1-2005《電機用電加熱器第1 部分通用技術條件》規定，加熱器絕緣電阻不低于50 MΩ，加熱器功率上偏差不超過5%，下偏差不超過10%。

2）試驗結論。加熱器1 功率1 166 W 額定電壓220 V，額定功率1.2 kW；加熱器2 功率988 W，額定電壓220 V，額定功率1.0 kW；測溫元件和空間加熱器檢查合格。

3.4 振動檢查

1）判定標準。按照GB10068-2008《軸中心高為56 mm 及以上電機的機械振動的測量評定及限值》規定，電機振動幅度不超過0.037 mm，振動速度不超過2.3 mm/s。

2）試驗結論。傳動端和非傳動端振動幅度最大為0.010 mm，振動速度最大為0.3 mm/s，振動測試合格。

3.5 耐壓試驗絕緣電阻測量

1）判定標準。按照GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》規定，交流電動機定子繞組絕緣電阻不低于1 MΩ/kV（即≥6.3 MΩ）；按照GB/T10500.1-2005《電機用埋置式熱電阻第1 部分一般規定、測量方法和檢驗規則》規定，測溫元件絕緣電阻不低于100 MΩ；按照JB/T7836.1-2005《電機用電加熱器第1 部分通用技術條件》規定，加熱器絕緣電阻不低于50 MΩ。

2）試驗結論。定子繞組絕緣電阻1 360 MΩ、繞組測溫元件160 MΩ、軸承測溫元件140 MΩ、加熱器75 MΩ，耐壓試驗絕緣電阻測試合格。

3.6 大修前后運行數據對比分析

數據對比分析見表3。

表3 大修前后運行數據對比分析

4 分析處理

通過對機組拆解發現：一是葉輪蓋吊裝孔及葉輪輪轂吊裝孔均銹蝕嚴重，無法安裝吊裝工具，重新攻絲處理；二是葉輪頭蓋銹蝕嚴重，拆解困難，重新加工制作葉輪頭蓋，與葉輪頭重新配鉆孔，配裝不銹鋼螺栓；三是葉片發生位移現象，按02-272656-052 revA Instr Blade Assembly E+C 安裝說明重新安裝葉片；四是葉片表面腐蝕點較多，采用不銹鋼補焊，打磨；五是機組流道內多處點銹蝕嚴重，參照泵站安裝使用說明書，重新打磨清理，噴涂油漆；六是定子加熱帶損壞，機組內部電氣元件控制線老化，更換聚氯乙烯絕緣阻燃絞紋型軟連接線；七是NP（IHC）300 泵外密封鋼套磨損，采用激光熔覆處理，重新加工至合格尺寸。通過對比分析機組拆解前與組裝后數據，確認所有數據均滿足設備安裝要求。