趙翠萍，王 霞，張雪峰

1.江蘇省泰州引江河管理處，江蘇泰州 225321

2.韓莊水利樞紐管理局，山東濟寧 277602

高港樞紐軸流泵葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)的改進(jìn)

趙翠萍1，王 霞1，張雪峰2

1.江蘇省泰州引江河管理處，江蘇泰州 225321

2.韓莊水利樞紐管理局，山東濟寧 277602

江蘇省泰州引江河是一項以引水為主，灌溉、排澇、航運、生態(tài)綜合利用，效益覆蓋整個蘇北地區(qū)的大型水利基礎(chǔ)工程，也是江蘇開發(fā)“海上蘇東”的戰(zhàn)略性工程。葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)作為水泵的重要和關(guān)鍵部件之一，它在某種程度上標(biāo)志著水泵的發(fā)展水平。本文針對立式軸流泵葉片機械全調(diào)節(jié)機構(gòu)出現(xiàn)的故障，根據(jù)運行情況具體分析故障的原因，并提出相對應(yīng)的處理對策。

軸流泵；葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)；故障分析；改進(jìn)

1 泰州引江河工程簡介

江蘇省泰州引江河南起長江，北接新通揚運河，全長24km，是一項以引水為主，灌溉、排澇、航運、生態(tài)綜合利用，效益覆蓋整個蘇北地區(qū)的大型水利基礎(chǔ)工程，也是江蘇開發(fā)“海上蘇東”的戰(zhàn)略性工程。工程由泵站、節(jié)制閘、船閘、調(diào)度閘、送水閘以及110kV專用變電所及管理設(shè)施等組成。高港泵站設(shè)計抽排能力300m3/s，裝機容量18 000kW。其中，一期工程1#-3#機組水泵為ZLB35-4型立式半調(diào)節(jié)軸流泵，二期工程4#-9#機組水泵為ZQL35-4型立式全調(diào)節(jié)軸流泵，泵站電機均為TL2000-40/3250型立式同步電動機。

2 軸流泵調(diào)節(jié)機構(gòu)在高港樞紐的應(yīng)用

軸流泵的葉輪（輪轂體）上帶有葉片，根據(jù)葉片是否可調(diào)泵的性能參數(shù)改變，軸流泵分以下3種：固定式軸流泵、半調(diào)節(jié)葉片軸流泵、全調(diào)節(jié)葉片軸流泵。全調(diào)節(jié)水泵較半調(diào)節(jié)水泵來說，有以下幾個優(yōu)點：通過調(diào)節(jié)葉片角度，以減小機組啟動時的震動，對機組啟動有利；可以減少對牽入力矩的要求。葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)有油壓式和機械式之分。

高港樞紐二期工程所使用的是3000ZLQ35-4型全調(diào)節(jié)軸流泵調(diào)節(jié)機構(gòu)。本調(diào)節(jié)器主要用于大型立式軸流泵以及導(dǎo)葉式混流泵實現(xiàn)葉片角度調(diào)節(jié)，其調(diào)角范圍根據(jù)不同要求可達(dá)±16度，此處根據(jù)要求為±6度。本調(diào)節(jié)器的特點：結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，沒有液壓調(diào)節(jié)的一套輔助系統(tǒng)，減少了泵站的投資，不會污染抽送介質(zhì)，是葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展方向。圖1 為高港樞紐機組機械全調(diào)節(jié)機構(gòu)剖面圖。

本調(diào)節(jié)器主要有調(diào)節(jié)系統(tǒng)和減速裝置兩大部分組成。減速裝置選用擺線針輪減速機安裝在上座上，調(diào)節(jié)系統(tǒng)有軸承部分、分離器部分和顯示部分。當(dāng)調(diào)節(jié)葉片角度時，根據(jù)調(diào)角要求，啟動減速機，調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)帶動分離器作上（下）移動，再經(jīng)調(diào)節(jié)拉桿（分為上拉桿、下拉桿）轉(zhuǎn)動水泵葉片角度。

3 存在問題和現(xiàn)象

在試運行時，開機不到10分鐘，4#-9#共6臺機組就先后出現(xiàn)了嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，用手觸摸分離器底部外殼，溫度非常燙手，部分機組甚至從加油孔往外冒出油煙。調(diào)節(jié)機構(gòu)分離器內(nèi)軸承因高溫咬死，導(dǎo)致頂端用“哈夫”形包殼連接和固定的分離器下拉桿頭與葉片調(diào)節(jié)拉桿產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，因劇烈摩擦發(fā)熱，造成分離器下拉桿軸端、葉片調(diào)節(jié)拉桿頂端、“哈夫”形包殼三者相互咬死，并最終造成葉片調(diào)節(jié)拉桿與主機大軸間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。操作人員立刻采取緊急停機措施。

由于4#-9#機組調(diào)節(jié)機構(gòu)損壞比較嚴(yán)重，一時難以修復(fù)，故決定拆除調(diào)節(jié)機構(gòu)，臨時將操作桿和大軸之間用圓銷固定，以保持葉片角度不變，繼續(xù)進(jìn)行試運行，主機組運行情況良好。

4 分析故障原因

事故發(fā)生后，對故障進(jìn)行了分析，認(rèn)為導(dǎo)致該故障的原因如下：

1）可能調(diào)節(jié)機構(gòu)內(nèi)的軸承質(zhì)量和裝配間隙有問題；

2）可能是調(diào)節(jié)機構(gòu)本體與主機轉(zhuǎn)動部分的同心度不符合要求，導(dǎo)致機組運行時調(diào)節(jié)機構(gòu)內(nèi)的軸承徑向受力嚴(yán)重；

3）分離器下拉桿頭與葉片調(diào)節(jié)拉桿頂端用“哈夫”形包殼連接和固定，這種方式不能保證連接的強度和同心度，同時有可能導(dǎo)致分離器下拉桿與葉片調(diào)節(jié)拉桿產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動；

4）高港泵站的調(diào)節(jié)機構(gòu)和劉老澗站的調(diào)節(jié)機構(gòu)原理相同，不同之處在于，劉老澗站的調(diào)節(jié)機構(gòu)分離器內(nèi)設(shè)有水冷卻器，而且劉老澗站的調(diào)節(jié)機構(gòu)與主機固定部分之間是絕緣的。而高港泵站4#—9#機組取消了這兩項。

5 采取的措施

1）分離器解體后發(fā)現(xiàn)9039440E軸承、9039244E軸承已嚴(yán)重?fù)p壞，經(jīng)研究后決定采用29440軸承和29244軸承對其進(jìn)行更換，確保分離器的正常運行。檢查軸承間隙，發(fā)現(xiàn)其間隙偏小，對軸承受熱后的膨脹系數(shù)有影響，因此根據(jù)安裝標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整軸承壓蓋及其間隙，控制其在0.3mm～0.5mm。另外還發(fā)現(xiàn)溢油筒頂面與軸承襯套內(nèi)頂部相互摩擦，經(jīng)測量將4#-9#機組分離器的溢油筒高度尺寸減少1mm～1.3mm；

2）校正調(diào)節(jié)機構(gòu)本體與主機轉(zhuǎn)動部分的同心度及垂直度，使其符合安裝標(biāo)準(zhǔn)；

3）葉片調(diào)節(jié)拉桿與主機大軸間未設(shè)計鍵銷以防兩者產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，屬于設(shè)計上的缺陷。在解體過程中發(fā)現(xiàn)4#-9#機組葉片調(diào)節(jié)上下拉桿磨損情況均比較嚴(yán)重：

4 #機：上拉桿咬死；5#機：上、下拉桿均咬死；6#機：下拉桿退出38mm后咬死；7#機：上拉桿退出30mm后咬死；8#機：上拉桿退出5mm后咬死，下拉桿未動；9#機：上、下拉桿均咬死（上拉桿退出5mm）。對各機組根據(jù)情況分別采取割斷上、下拉桿，更換上、下拉桿及螺母等措施。在4#-9#機組拉桿頂端側(cè)面切出兩個平面，在電機軸頂端增加一個法蘭（法蘭內(nèi)圈與拉桿頂部形狀相同），以保證機組運行時葉片調(diào)節(jié)拉桿與主機大軸間不會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。并將分離器下拉桿與葉片調(diào)節(jié)拉桿之間的哈夫連接改成靠背輪連接，把兩軸剛性固定在一起。這樣兩軸之間沒有位移，并能傳遞較大的扭矩。

6 試運行情況

根據(jù)上述意見，將調(diào)節(jié)機構(gòu)返廠重新進(jìn)行裝配，而關(guān)于增加冷卻系統(tǒng)和絕緣墊的建議，經(jīng)過多方共同商討，廠家認(rèn)為從設(shè)計角度看，取消這兩者是可行的。

重新安裝后，對4#-9#機組進(jìn)行試機，除5#、6#機組調(diào)節(jié)機構(gòu)運行基本正常外，其余4臺機組的調(diào)節(jié)機構(gòu)均出現(xiàn)了嚴(yán)重的發(fā)熱情況，特別是4#機組，僅運行13min分離器底部外殼就開始燙手，且加油孔中有油煙冒出。運行詳細(xì)情況見下表：針對如此嚴(yán)重的情況，經(jīng)研究決定，在4#-9#機組上采取增

機號開機時間 停機時間 運行時數(shù) 備注4 8日13∶34 8日13∶47 13m 分離器底部外殼燙手，加油孔冒煙5 8日10∶07 9日16∶30 5h13m 分離器底部外殼溫度正常6 8日16∶55 8日22∶22 5h27m 分離器底部外殼溫度正常7 9日10∶22 9日12∶22 2h 分離器底部外殼燙手

8 8日17∶00 8日20∶25 3h25m 分離器底部外殼燙手9 8日17∶05 8日20∶02 2h57m 分離器底部外殼燙手，油色發(fā)黑

加調(diào)節(jié)機構(gòu)水冷卻器；調(diào)節(jié)機構(gòu)與主機固定部分之間增加絕緣墊；并更換已發(fā)熱的軸承；進(jìn)一步調(diào)整軸承間隙等四項措施。機組進(jìn)

行改進(jìn)后，再次試機，4#-9#機分別經(jīng)過3小時～7小時的運行后，分離器底部外殼溫度逐漸趨于穩(wěn)定，6臺機組水泵葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)

運行基本正常。

7 結(jié)論

通過以上的種種措施，成功解決了高港泵站二期工程4#-9#機組調(diào)節(jié)機構(gòu)的遺留問題，保證了機組的可靠性。目前，該站調(diào)節(jié)機構(gòu)的水冷卻器水管外壁與分離器內(nèi)潤滑油的接觸面積為1 500cm2，運行時每分鐘過水量3.5kg，進(jìn)出水溫度差在2℃之內(nèi)；且在改進(jìn)后的多次開機中，調(diào)節(jié)機構(gòu)均運行正常，未再出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。理論和實踐均證明，此類型葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)配備水冷卻器是必須的。

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1674-6708（2011）57-0037-02