深井泵檢修維護(hù)的技術(shù)探討
深井泵檢修維護(hù)的技術(shù)探討
摘要：用于京南電廠滲漏排水系統(tǒng)的兩臺深井泵運(yùn)行僅一年多時間就相繼發(fā)生兩次重大故障。為探討其內(nèi)在原因，從深井泵工作環(huán)境、潤滑保證、檢修安裝等方面進(jìn)行了深入分析研究，并采取了相應(yīng)措施。
關(guān)鍵詞：技術(shù)探討；檢修維護(hù)；深井泵；京南電廠
1、電廠滲漏排水系統(tǒng)的基本情況
技術(shù)排水系統(tǒng)是水力發(fā)電廠的重要組成部分之一。立式深井泵因泵與電機(jī)分離，位置高程差大，無潮濕和淹沒問題，亦無吸程和啟動充水問題，故在近年來設(shè)計(jì)建設(shè)的大中型水電廠中均被廣泛采用。
京南電廠位于桂江干流上的廣西蒼梧縣京南鎮(zhèn)，屬河床式電廠，安裝有奧地利依林公司生產(chǎn)的、單機(jī)容量為34.5mw的兩臺燈泡貫流式機(jī)組。
滲漏排水系統(tǒng)的工作原理是將機(jī)組主軸密封漏水、廠內(nèi)各處滲漏水、副廠房天頂雨水以及其它機(jī)構(gòu)的積水經(jīng)地漏溝匯流入滲漏集水井(井底-6.80m，有效容積100m3)，然后由布置在集水井上方的滲漏排水泵(深井泵)將井內(nèi)積水排至下游。排水泵共兩臺，正常情況下一臺工作，另一臺備用，由水位計(jì)自動控制泵運(yùn)行。水泵有關(guān)技術(shù)參數(shù)值為：
深井泵型號：250jc/k130×6
水泵流量：130m3/h
水泵揚(yáng)程：48m
葉輪級數(shù)：6級
配套電機(jī)型號：ylb200-1-4
2、電廠深井泵出現(xiàn)故障情況綜述
深井泵自1998年元月由安裝單位移交給電廠運(yùn)行至1999年7月止，1、2號深井泵相繼發(fā)生嚴(yán)重故障，曾進(jìn)行過兩次解體大修，有關(guān)情況敘述如下。
(1)1號、2號深井泵于1998年7月相繼發(fā)生斷軸，多數(shù)軸承支架和葉輪破碎，全部橡膠導(dǎo)軸承和泵體軸承破裂、脫落；
(2)1號深井泵于1998年10月大修后，隨即投入運(yùn)行，在1999年6月某天在水泵運(yùn)行時，突然發(fā)出金屬碰擊聲，隨后主軸擺動劇烈，水泵不出水，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：①從上往下數(shù)在第二只聯(lián)軸器處被剪斷；②泵體以上全部橡膠導(dǎo)軸承磨損脫落；
(3)2號深井泵于1998年12月底大修后即投入運(yùn)行，在1999年7月出現(xiàn)與1號深井泵同樣的現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：①從上往下數(shù)在第三、五、六根長揚(yáng)水管上部軸承支架處破碎；②泵體以上全部橡膠導(dǎo)軸承磨損；③第三只聯(lián)軸器(從上往下數(shù))被剪斷。
3、故障分析及解決措施
短短一年多時間，兩臺深井泵相繼發(fā)生兩次重大故障，這是極不正常的現(xiàn)象。為此，我們從深井泵工作環(huán)境、潤滑保證、檢修安裝和質(zhì)量等方面進(jìn)行深入分析研究，并在檢修中采取了相應(yīng)的解決措施。
3.1水中含泥沙多對深井泵運(yùn)行壽命有影響
集水井水中含泥沙多，是加速深井泵橡膠導(dǎo)軸承磨損的重要原因之一。由于電廠在施工期間遺棄有不少的垃圾，在集水井處堆積，又未能得到及時的清理，這些沙子被滲漏水帶入并沉積在集水井下部，其中砂漿、混凝土垃圾達(dá)1m多深。因此，深井泵經(jīng)常在含沙量超標(biāo)的環(huán)境中運(yùn)行。
為解決此問題，曾在1998年12月對滲漏集水井進(jìn)行了清理，同時還清掃了廠內(nèi)各處地漏排水溝內(nèi)的泥沙垃圾。
3.2油污將加速深井泵橡膠軸承腐蝕老化
由于電廠各部分的滲漏排水溝水均直通到集水井，又未設(shè)置油水分離池。因此，設(shè)備的滲漏油或棄油會隨水流流入集水井，而深井泵在第二次大修前，由于水泵進(jìn)水口高程與停泵水位幾乎相接近，故運(yùn)行中的深井泵不可避免地會吸入油漬。
為解決以上問題，所采取的措施是：由于水工建筑物已成定局，要增建油水分離池機(jī)構(gòu)，在廠房結(jié)構(gòu)和空間布置上幾乎不可能。因此，我們從以下3個方面作了努力：，定期清理集水井內(nèi)的浮油；第二，加強(qiáng)對設(shè)備滲漏油的消缺和棄油的及時處理，減少污油流入集水井內(nèi)；第三，增大水泵進(jìn)水口與停泵水位之高程差，避免水泵在工作時再次吸入浮油。
3.3運(yùn)行中缺少潤滑水是引發(fā)深井泵故障原因的重要因素之一
依靠水潤滑的深井泵橡膠軸承在缺少潤滑水的情況下，與高速轉(zhuǎn)動的傳動軸之間會發(fā)生干摩擦，時間一長便會發(fā)熱起粉、破裂脫落，而傳動軸在無橡膠軸承導(dǎo)向定位時，必定會產(chǎn)生劇烈擺動。當(dāng)故障進(jìn)一步發(fā)展時，就會導(dǎo)致主軸會碰碎軸承支架和發(fā)生葉輪卡阻、聯(lián)軸器被強(qiáng)大扭力剪斷的現(xiàn)象。引起深井泵潤滑水缺乏的情況有下列兩種情況：，運(yùn)行前潤滑水量不足。京南電廠深井泵為啟動前自動充入潤滑水，在第二次大修前預(yù)潤滑充水時間僅為30s，折算充水量約為0.06m3，這與該泵使用說明書中規(guī)定的預(yù)潤水量應(yīng)充至0.2m3后方可起動泵運(yùn)轉(zhuǎn)相差甚遠(yuǎn)。一般要求采取自動充預(yù)潤水方式的充水時間，應(yīng)控制在兩分鐘以上；第二，缺水(控制回位故障)。在集水井水位降至停泵水位后，由于水位計(jì)浮子被卡住或控制回路元件失靈，致使水泵不能停運(yùn)而空轉(zhuǎn)，此時，橡膠軸承得不到水潤滑而被磨損。據(jù)值班員反映，該情況曾多次發(fā)生。
為解決上述問題，調(diào)整深井泵在啟動前的充潤滑水時間達(dá)到120s，同時設(shè)定泵啟動后延時15s后再切除潤滑水，以確保泵的橡膠軸承有可靠潤滑。將水位計(jì)整改成電極電子式水位計(jì)，以便消除井內(nèi)垃圾對水位計(jì)動作的影響。在停泵水位高程以下10cm處，增設(shè)一報(bào)警水位信號，以便監(jiān)視控制回路，一旦發(fā)生故障時立即停車。
3.4安裝、檢修質(zhì)量差導(dǎo)致泵主軸的振動、擺動
電廠1、2號深井泵在次大修時，雖然嚴(yán)格按照泵安裝說明書及有關(guān)檢修工藝規(guī)程進(jìn)行操作，但使用僅半年多時間仍再次發(fā)生斷聯(lián)軸器、支架破損等重大故障，這主要是在運(yùn)行時出現(xiàn)的激烈振動和擺動而引起。影響振動、擺動的因素有下面3點(diǎn)：
(1)葉輪淹沒深度不夠。制造廠家提出級葉輪必須浸沒在水下2～3m，否則在運(yùn)行時會產(chǎn)生振動和汽蝕。檢修時，我們實(shí)測到單位安裝的深井泵長度僅20.83m，其中濾水管長度為0.75m，泵座墩高程16.18m，由此可計(jì)算出深井泵級葉輪位置在-4.00m高程，與集水井設(shè)計(jì)停泵水位(▽-4.00m)相當(dāng)，當(dāng)泵工作在▽-2.00m至▽-4.00m水位時，必定會產(chǎn)生振動。
解決措施：應(yīng)加長揚(yáng)水管以增加葉輪淹沒深度。在第二次大修中，對兩臺泵的揚(yáng)水管均加長1.65m，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加長之后，級葉輪位置在▽-5.55m。將停泵水位整定在▽-3.50m，以避免深井泵工作在汽蝕振動區(qū)；
(2)軸變形。單根水泵傳動軸變形，呈“s”或“(”形，這樣連成整根二十多米長的水泵主軸自然不垂直，不能保持與揚(yáng)水管同心，偏心嚴(yán)重。在水泵運(yùn)行時，軸單邊擠壓摩擦橡膠導(dǎo)軸承產(chǎn)生振動和擺動。
解決措施：校正深井泵全部傳動軸，使跳動量值控制在0.4mm以內(nèi)，以滿足安裝工藝所要求的長2.5m傳動軸，中部跳動值不超過0.5mm。由于深井泵揚(yáng)水管之間和傳動軸之間均為螺紋連接，因此，在安裝時通過調(diào)整主軸旋入聯(lián)軸器的位置，以避免主軸偏向同側(cè)，造成嚴(yán)重偏心；
(3)運(yùn)行中泵軸伸長，軸向間隙減小導(dǎo)致葉輪與導(dǎo)流機(jī)構(gòu)摩擦而產(chǎn)生振動，使軸向剪切力增大。解決措施：參考深井泵說明書中間隙調(diào)整說明，同時考慮到舊泵存在傳動軸有彎曲形變，在第二次大修中適當(dāng)調(diào)大了兩臺深井泵葉輪軸向間隙。調(diào)整參數(shù)見表1。3.5檢修后運(yùn)行情況反饋
自1999年7月和9月相繼對1號、2號深井泵故障按上述辦法處理后，至今已三年多時間，兩臺深井泵運(yùn)行工況良好，振動、聲響和排水量均正常穩(wěn)定。說明對深井泵的故障分析和處理方法是正確的。
4結(jié)語
深井泵大修工作量大、工期長、維修費(fèi)用高，為延長深井泵的大修周期，降低設(shè)備維護(hù)成本，提出下述幾點(diǎn)建議，以供參考。
(1)建議把集水井設(shè)計(jì)成圖1的形式。這樣，油水分離池就可以防止油污對深井泵的腐蝕和避免泥沙流入集水井內(nèi)，還可方便污油的收集處理。集水井設(shè)計(jì)成臺階結(jié)構(gòu)，既滿足了深井泵的運(yùn)行要求，還可節(jié)約大量土建開挖費(fèi)用；
(2)泵的安裝檢修應(yīng)嚴(yán)格按廠家安裝說明書中的條款及相關(guān)工藝規(guī)程進(jìn)行操作。在舊泵回裝前應(yīng)校正全部傳動軸。對舊泵檢修之后的葉輪軸向間隙的調(diào)整，必須先測量轉(zhuǎn)動部分，在未提升和全部提升時，測出軸的上升差值，然后將軸的上升值調(diào)至全提時差值的1/2～2/3；
(3)深井泵啟動前必須加潤滑水，預(yù)潤滑時間必需遵照廠家要求或整定時間控制在120s以上，并且在泵啟動15s后方可切除潤滑水。同時要加強(qiáng)二次控制回路維護(hù)，以防止泵啟動前拒充潤滑水和泵軸空轉(zhuǎn)時得不到水潤滑；
(4)各控制水位的整定應(yīng)避免水泵頻繁啟動和泵在振動汽蝕區(qū)工作。建議采用工業(yè)電視以監(jiān)視集水井內(nèi)的水位，防止水位高時泵不啟動和水位低時泵拒停而引發(fā)事故，實(shí)現(xiàn)少人值守。
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摘要：用于京南電廠滲漏排水系統(tǒng)的兩臺深井泵運(yùn)行僅一年多時間就相繼發(fā)生兩次重大故障。為探討其內(nèi)在原因，從深井泵工作環(huán)境、潤滑保證、檢修安裝等方面進(jìn)行了深入分析研究，并采取了相應(yīng)措施。
關(guān)鍵詞：技術(shù)探討；檢修維護(hù)；深井泵；京南電廠
1、電廠滲漏排水系統(tǒng)的基本情況
技術(shù)排水系統(tǒng)是水力發(fā)電廠的重要組成部分之一。立式深井泵因泵與電機(jī)分離，位置高程差大，無潮濕和淹沒問題，亦無吸程和啟動充水問題，故在近年來設(shè)計(jì)建設(shè)的大中型水電廠中均被廣泛采用。
京南電廠位于桂江干流上的廣西蒼梧縣京南鎮(zhèn)，屬河床式電廠，安裝有奧地利依林公司生產(chǎn)的、單機(jī)容量為34.5mw的兩臺燈泡貫流式機(jī)組。
滲漏排水系統(tǒng)的工作原理是將機(jī)組主軸密封漏水、廠內(nèi)各處滲漏水、副廠房天頂雨水以及其它機(jī)構(gòu)的積水經(jīng)地漏溝匯流入滲漏集水井(井底-6.80m，有效容積100m3)，然后由布置在集水井上方的滲漏排水泵(深井泵)將井內(nèi)積水排至下游。排水泵共兩臺，正常情況下一臺工作，另一臺備用，由水位計(jì)自動控制泵運(yùn)行。水泵有關(guān)技術(shù)參數(shù)值為：
深井泵型號：250jc/k130×6
水泵流量：130m3/h
水泵揚(yáng)程：48m
葉輪級數(shù)：6級
配套電機(jī)型號：ylb200-1-4
2、電廠深井泵出現(xiàn)故障情況綜述
深井泵自1998年元月由安裝單位移交給電廠運(yùn)行至1999年7月止，1、2號深井泵相繼發(fā)生嚴(yán)重故障，曾進(jìn)行過兩次解體大修，有關(guān)情況敘述如下。
(1)1號、2號深井泵于1998年7月相繼發(fā)生斷軸，多數(shù)軸承支架和葉輪破碎，全部橡膠導(dǎo)軸承和泵體軸承破裂、脫落；
(2)1號深井泵于1998年10月大修后，隨即投入運(yùn)行，在1999年6月某天在水泵運(yùn)行時，突然發(fā)出金屬碰擊聲，隨后主軸擺動劇烈，水泵不出水，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：①從上往下數(shù)在第二只聯(lián)軸器處被剪斷；②泵體以上全部橡膠導(dǎo)軸承磨損脫落；
(3)2號深井泵于1998年12月底大修后即投入運(yùn)行，在1999年7月出現(xiàn)與1號深井泵同樣的現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：①從上往下數(shù)在第三、五、六根長揚(yáng)水管上部軸承支架處破碎；②泵體以上全部橡膠導(dǎo)軸承磨損；③第三只聯(lián)軸器(從上往下數(shù))被剪斷。
3、故障分析及解決措施
短短一年多時間，兩臺深井泵相繼發(fā)生兩次重大故障，這是極不正常的現(xiàn)象。為此，我們從深井泵工作環(huán)境、潤滑保證、檢修安裝和質(zhì)量等方面進(jìn)行深入分析研究，并在檢修中采取了相應(yīng)的解決措施。
3.1水中含泥沙多對深井泵運(yùn)行壽命有影響
集水井水中含泥沙多，是加速深井泵橡膠導(dǎo)軸承磨損的重要原因之一。由于電廠在施工期間遺棄有不少的垃圾，在集水井處堆積，又未能得到及時的清理，這些沙子被滲漏水帶入并沉積在集水井下部，其中砂漿、混凝土垃圾達(dá)1m多深。因此，深井泵經(jīng)常在含沙量超標(biāo)的環(huán)境中運(yùn)行。
為解決此問題，曾在1998年12月對滲漏集水井進(jìn)行了清理，同時還清掃了廠內(nèi)各處地漏排水溝內(nèi)的泥沙垃圾。
3.2油污將加速深井泵橡膠軸承腐蝕老化
由于電廠各部分的滲漏排水溝水均直通到集水井，又未設(shè)置油水分離池。因此，設(shè)備的滲漏油或棄油會隨水流流入集水井，而深井泵在第二次大修前，由于水泵進(jìn)水口高程與停泵水位幾乎相接近，故運(yùn)行中的深井泵不可避免地會吸入油漬。
為解決以上問題，所采取的措施是：由于水工建筑物已成定局，要增建油水分離池機(jī)構(gòu)，在廠房結(jié)構(gòu)和空間布置上幾乎不可能。因此，我們從以下3個方面作了努力：，定期清理集水井內(nèi)的浮油；第二，加強(qiáng)對設(shè)備滲漏油的消缺和棄油的及時處理，減少污油流入集水井內(nèi)；第三，增大水泵進(jìn)水口與停泵水位之高程差，避免水泵在工作時再次吸入浮油。
3.3運(yùn)行中缺少潤滑水是引發(fā)深井泵故障原因的重要因素之一
依靠水潤滑的深井泵橡膠軸承在缺少潤滑水的情況下，與高速轉(zhuǎn)動的傳動軸之間會發(fā)生干摩擦，時間一長便會發(fā)熱起粉、破裂脫落，而傳動軸在無橡膠軸承導(dǎo)向定位時，必定會產(chǎn)生劇烈擺動。當(dāng)故障進(jìn)一步發(fā)展時，就會導(dǎo)致主軸會碰碎軸承支架和發(fā)生葉輪卡阻、聯(lián)軸器被強(qiáng)大扭力剪斷的現(xiàn)象。引起深井泵潤滑水缺乏的情況有下列兩種情況：，運(yùn)行前潤滑水量不足。京南電廠深井泵為啟動前自動充入潤滑水，在第二次大修前預(yù)潤滑充水時間僅為30s，折算充水量約為0.06m3，這與該泵使用說明書中規(guī)定的預(yù)潤水量應(yīng)充至0.2m3后方可起動泵運(yùn)轉(zhuǎn)相差甚遠(yuǎn)。一般要求采取自動充預(yù)潤水方式的充水時間，應(yīng)控制在兩分鐘以上；第二，缺水(控制回位故障)。在集水井水位降至停泵水位后，由于水位計(jì)浮子被卡住或控制回路元件失靈，致使水泵不能停運(yùn)而空轉(zhuǎn)，此時，橡膠軸承得不到水潤滑而被磨損。據(jù)值班員反映，該情況曾多次發(fā)生。
為解決上述問題，調(diào)整深井泵在啟動前的充潤滑水時間達(dá)到120s，同時設(shè)定泵啟動后延時15s后再切除潤滑水，以確保泵的橡膠軸承有可靠潤滑。將水位計(jì)整改成電極電子式水位計(jì)，以便消除井內(nèi)垃圾對水位計(jì)動作的影響。在停泵水位高程以下10cm處，增設(shè)一報(bào)警水位信號，以便監(jiān)視控制回路，一旦發(fā)生故障時立即停車。
3.4安裝、檢修質(zhì)量差導(dǎo)致泵主軸的振動、擺動
電廠1、2號深井泵在次大修時，雖然嚴(yán)格按照泵安裝說明書及有關(guān)檢修工藝規(guī)程進(jìn)行操作，但使用僅半年多時間仍再次發(fā)生斷聯(lián)軸器、支架破損等重大故障，這主要是在運(yùn)行時出現(xiàn)的激烈振動和擺動而引起。影響振動、擺動的因素有下面3點(diǎn)：
(1)葉輪淹沒深度不夠。制造廠家提出級葉輪必須浸沒在水下2～3m，否則在運(yùn)行時會產(chǎn)生振動和汽蝕。檢修時，我們實(shí)測到單位安裝的深井泵長度僅20.83m，其中濾水管長度為0.75m，泵座墩高程16.18m，由此可計(jì)算出深井泵級葉輪位置在-4.00m高程，與集水井設(shè)計(jì)停泵水位(▽-4.00m)相當(dāng)，當(dāng)泵工作在▽-2.00m至▽-4.00m水位時，必定會產(chǎn)生振動。
解決措施：應(yīng)加長揚(yáng)水管以增加葉輪淹沒深度。在第二次大修中，對兩臺泵的揚(yáng)水管均加長1.65m，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加長之后，級葉輪位置在▽-5.55m。將停泵水位整定在▽-3.50m，以避免深井泵工作在汽蝕振動區(qū)；
(2)軸變形。單根水泵傳動軸變形，呈“s”或“(”形，這樣連成整根二十多米長的水泵主軸自然不垂直，不能保持與揚(yáng)水管同心，偏心嚴(yán)重。在水泵運(yùn)行時，軸單邊擠壓摩擦橡膠導(dǎo)軸承產(chǎn)生振動和擺動。
解決措施：校正深井泵全部傳動軸，使跳動量值控制在0.4mm以內(nèi)，以滿足安裝工藝所要求的長2.5m傳動軸，中部跳動值不超過0.5mm。由于深井泵揚(yáng)水管之間和傳動軸之間均為螺紋連接，因此，在安裝時通過調(diào)整主軸旋入聯(lián)軸器的位置，以避免主軸偏向同側(cè)，造成嚴(yán)重偏心；
(3)運(yùn)行中泵軸伸長，軸向間隙減小導(dǎo)致葉輪與導(dǎo)流機(jī)構(gòu)摩擦而產(chǎn)生振動，使軸向剪切力增大。解決措施：參考深井泵說明書中間隙調(diào)整說明，同時考慮到舊泵存在傳動軸有彎曲形變，在第二次大修中適當(dāng)調(diào)大了兩臺深井泵葉輪軸向間隙。調(diào)整參數(shù)見表1。3.5檢修后運(yùn)行情況反饋
自1999年7月和9月相繼對1號、2號深井泵故障按上述辦法處理后，至今已三年多時間，兩臺深井泵運(yùn)行工況良好，振動、聲響和排水量均正常穩(wěn)定。說明對深井泵的故障分析和處理方法是正確的。
4結(jié)語
深井泵大修工作量大、工期長、維修費(fèi)用高，為延長深井泵的大修周期，降低設(shè)備維護(hù)成本，提出下述幾點(diǎn)建議，以供參考。
(1)建議把集水井設(shè)計(jì)成圖1的形式。這樣，油水分離池就可以防止油污對深井泵的腐蝕和避免泥沙流入集水井內(nèi)，還可方便污油的收集處理。集水井設(shè)計(jì)成臺階結(jié)構(gòu)，既滿足了深井泵的運(yùn)行要求，還可節(jié)約大量土建開挖費(fèi)用；
(2)泵的安裝檢修應(yīng)嚴(yán)格按廠家安裝說明書中的條款及相關(guān)工藝規(guī)程進(jìn)行操作。在舊泵回裝前應(yīng)校正全部傳動軸。對舊泵檢修之后的葉輪軸向間隙的調(diào)整，必須先測量轉(zhuǎn)動部分，在未提升和全部提升時，測出軸的上升差值，然后將軸的上升值調(diào)至全提時差值的1/2～2/3；
(3)深井泵啟動前必須加潤滑水，預(yù)潤滑時間必需遵照廠家要求或整定時間控制在120s以上，并且在泵啟動15s后方可切除潤滑水。同時要加強(qiáng)二次控制回路維護(hù)，以防止泵啟動前拒充潤滑水和泵軸空轉(zhuǎn)時得不到水潤滑；
(4)各控制水位的整定應(yīng)避免水泵頻繁啟動和泵在振動汽蝕區(qū)工作。建議采用工業(yè)電視以監(jiān)視集水井內(nèi)的水位，防止水位高時泵不啟動和水位低時泵拒停而引發(fā)事故，實(shí)現(xiàn)少人值守。
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