黃大圣 張曙光

(湖南德江監(jiān)理有限公司 常德 415000)

1 前言

洞庭湖區(qū)大部分沿江排灌泵站興建于1980年前，在這些泵站中，中小型泵站的裝機容量占總量的65%以上，泵站水泵普遍選用20ZLB－70和28ZLB－70軸流泵，因受當時資金限制，絕大部分泵站未設(shè)計檢修閘門，水泵出水彎管與壓力水箱間也未設(shè)置伸縮節(jié)(泵站典型設(shè)計縱剖面圖見下圖)。由于設(shè)計缺陷，大部分泵站機組安裝不得不采用整體吊裝方法檢修水泵，凡是采用此方法拆裝維修過的水泵，泵站在運行中均暴露出許多普遍問題，其泵軸和橡膠軸承的磨損明顯加劇，在額定工況下運行的振動超標，汛期因水泵故障或振動超標而被迫停運的機組明顯增加，泵站運行的可靠性降低。有些泵站水泵二次安裝時因廠房與壓力水箱相對沉限差太大，水泵彎管與出水管無法連接，最后只能將壓力水箱出水管周圍二期混凝土鑿除后調(diào)校就位。有些泵站水泵梁出現(xiàn)明顯斷裂縫。

立式機組泵站縱剖面圖

20世紀90年代，國家曾安排以工貸賑資金對部分泵站設(shè)備進行了更新改造，當時改造的主要內(nèi)容是更新設(shè)備，提高機組效率和自動控制水平。

近年來國家正加大水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，泵站改造已納入計劃，但從過去已改造的中小泵站的情況看，僅有少部分增設(shè)了檢修閘門，由此可見，水泵檢修閘門和出水管伸縫節(jié)的設(shè)置還未引起設(shè)計人員和運行管理人員的重視。

2 中小型立式泵站機組在不同維修條件下的安裝方法

2.1 水泵安裝及維修調(diào)整的原因

a.泵站首次機組的安裝。

b.更換橡膠軸承。水泵橡膠軸承因在水中與泵軸磨損，導致其間隙增大，是水泵部件中更換頻度較高的易損件，其更換頻度與水的含沙量、泵軸的光滑程度、機組的安裝精度、機組負荷有關(guān)。

c.更換葉片。在正常運行情況下，葉片與水發(fā)生摩擦、葉片外緣與葉輪室間的間隙、汽蝕都將對葉片產(chǎn)生摩損，這種正常摩損速度較慢。當橡膠軸承未及時更換，或泵的安裝精度不高時，葉片外緣可能與葉輪室內(nèi)壁摩擦，加劇葉片的摩損。當水泵室進水條件不好或水泵淹沒深度不夠時，均容易產(chǎn)生汽蝕，在很多泵站中水泵葉片更換的主要原因是汽蝕破壞。對于上述兩種情況造成的葉片損壞均可安排維修計劃。但當水泵中吸入雜物，使葉片撞碎時，應安排搶修。

d.更換進水喇叭、導葉體。中小型水泵的葉輪室由導葉體和進水喇叭組成，而水泵摩損部位主要發(fā)生在葉輪室，主要摩損原因有機械摩損、水力磨損與汽蝕損壞。引起其磨損加劇的原因與葉片相同。

e.更換泵軸。泵軸的摩損主要發(fā)生在橡膠軸承的對應部位，產(chǎn)生的原因與橡膠軸承相同。

f.葉片角度的季節(jié)性調(diào)整。洞庭湖區(qū)大部分泵站是以排澇為主，其實際排水揚程受江河水位的影響，每年汛期與非汛期水位變幅較大，為盡可能使水泵運行在高效區(qū)，需調(diào)整水泵葉片角度，而中小型泵站立式機組水泵葉片角度大部分采用半調(diào)節(jié)方式。需拆下葉輪調(diào)整后重新安裝。

g.廠房的不均勻沉降或土建缺陷。因洞庭湖區(qū)所有中小型泵站均建于軟基之上，即使進行了基礎(chǔ)處理，泵房也存在設(shè)計允許沉降范圍，一般設(shè)計允許的土建不均勻沉降偏差均大于設(shè)備的安裝精度。根據(jù)已建泵站的沉降調(diào)查資料，多數(shù)泵站的實測最大沉降量為10～25 cm，最大沉降差為5～10cm。而廠家說明書規(guī)定的［(350～1200)ZLB］立式機組水平度為0.04mm/m，泵體垂直同軸度的允許偏差為0.04 mm/m，機組盤車時泵軸與軸承頸處擺度不大于0.03 mm/m。因此，在泵站發(fā)生不均勻沉降后，設(shè)備的水平、垂直度將會超標，需重新安裝調(diào)整。

h.設(shè)備的更新?lián)Q代。由于河湖的淤塞，泵站的最大揚程增大，設(shè)備需要更新增容，同時由于科技的進步、新產(chǎn)品的開發(fā)，原有效率低的舊設(shè)備將被效率高的新設(shè)備替代。

i.水泵傳動軸以上設(shè)備的更換與維修，因位于水上，與檢修閘門無關(guān)，在此不作討論。

2.2 機組首次安裝的方法

立式泵站機組首次安裝完成前，進水渠圍堰還未拆除，進水室處于無水條件，泵座、電機座、基礎(chǔ)螺栓與預留孔間還未灌漿，水泵出水管與廠房后墻及出水管與壓力水箱均未澆筑二期混凝土，泵體、電機座在一定范圍內(nèi)處于無約束的自由狀態(tài)。機組的安裝順序和方法如下:

a.泵體部件就位。首先把泵的進水喇叭吊入進水室內(nèi)，再將泵體彎管和導葉體的組合件吊到水泵梁上就位，使其地腳螺栓孔與梁上的預留螺孔對準，墊上校正墊鐵，檢查彎管，使其符合出水方向后，穿上地腳栓，螺母不要擰緊。

b.上機座就位。將電機座吊到電機梁上，穿好地腳螺檢，墊上校正墊鐵，螺母不要擰緊。

c.初校水平。電機座以軸承座為校準面，泵體彎管以上橡膠軸承座面為校準面，用精度為0.02～0.05mm/m的框式水平儀將其放在基準面上，通過調(diào)整墊鐵，使水泡居中。

d.對中找平。對中是使電機座軸孔、泵體彎管軸孔和下橡膠軸承軸孔(導葉體單獨安裝時)中心保持在同一鉛垂線上，精確的調(diào)整方法是在電機座軸孔中心掛一條鋼琴線使其通過泵體彎管和導葉體軸孔中心(導葉體單獨安裝時)，鋼琴線下端系一重錘并放入油桶中，用內(nèi)徑千分尺測量(采用電測法)電機座處、彎管、導葉體軸孔4個方位的讀數(shù)，根據(jù)讀數(shù)調(diào)整電機座、彎管、導葉體的位置使其同心，在調(diào)整同心的同時應兼顧水平，通過反復調(diào)整使其滿足同心度和水平度的要求，最后對稱均衡地緊固地腳螺栓，在地腳螺栓緊固過程中仍應注意對中和校平。

e.泵軸安裝。在地腳螺栓緊固后，在彎管、導葉體上分別裝好上、下橡膠軸承，裝上填料盒及壓蓋，將泵軸吊裝插入橡膠軸承中。

f.傳動軸安裝、聯(lián)軸和安裝葉輪。先把滾動軸承和軸套壓裝到傳動軸上，同時把軸承蓋、傳動軸上的圓螺螺帽、推力盤上的上鋼圈等也統(tǒng)統(tǒng)裝上。然后裝上彈性聯(lián)軸器。再將推力軸裝入電機座的軸承體內(nèi)，將傳動軸吊裝插入機座軸孔中，傳動軸下端裝上剛性聯(lián)軸器，擰緊并帽螺母，用框式水平儀放在傳動軸的彈性聯(lián)軸器平面上復查水平，轉(zhuǎn)動傳動軸，觀察水平尺氣泡，在任何方向居中(一致)，說明傳動軸已處于鉛垂位置，連接傳動軸與水泵軸，仍用上述方法讓軸處于鉛垂位置，用塞尺檢查上、下橡膠軸承各方位間隙應均勻，用手轉(zhuǎn)動軸時應感到比較輕快。然后再裝上葉輪，用手盤葉輪并用塞尺檢查葉片外緣與球形體內(nèi)壁間隙應在設(shè)計允許范圍內(nèi)(20ZLB-70為0.45～0.67mm，28ZLB-70為0.65～0.955mm)，同時檢查葉輪上平面和導葉體輪轂下平面之間的距離是否符合設(shè)計(廠家說明書)要求，在檢查間隙時，仍應將框式水平尺放在傳動軸的彈性聯(lián)軸器平面上并使其泵軸保持鉛錘狀態(tài)。

g.基礎(chǔ)灌漿。在泵體和電機上機座安裝完畢，且同心度、水平度、垂直度、橡膠軸承和葉輪各方位間隙數(shù)據(jù)滿足設(shè)計或規(guī)范要求，手動盤動聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動靈活，無卡阻和時輕時重現(xiàn)象后，便可用水泥砂漿將地腳螺栓孔和底座觸梁面的空隙全部填實，為了保證接觸牢固，在填實前應進行清洗鑿毛，對那些設(shè)備安裝后無法鑿毛的部位應在設(shè)備就位前鑿毛。

h.吊裝電動機。最后將電動機吊上電機座就位，裝好彈性聯(lián)軸器，擰緊機座螺栓。

i.安裝出水管。連接出水彎管至壓力水箱的出水管道。

j.澆筑二期混凝土。澆筑壓力水箱與出水管連接的二期混凝土，澆筑廠房后墻與出水管二期混凝土。在二期混凝土澆筑前應鑿毛一、二期混凝土的連接面，并在設(shè)計要求的剛性連接體(如出水管與壓力水箱的連接)的管道上焊上錨筋，必要時根據(jù)設(shè)計要求增加節(jié)水環(huán)，確保出水管與混凝土的接合牢固，防止?jié)B水。對于設(shè)計要求的柔性連接體(如出水管穿過廠房后墻)應將出水管周用瀝清麻包裹一定厚度后澆筑二期混凝土，使廠房和壓力水箱能在設(shè)計允許的范圍內(nèi)自由沉陷。

2.3 有檢修閘門和伸縮節(jié)條件下立式水泵的維修與調(diào)整方法

有檢修閘門的泵站水泵全部解體重裝的方法是:?關(guān)閉檢修閘門并將水泵室的水排干;?拆除進水喇叭;?拆下導水錐、葉輪，在葉輪拆下后方可更換或調(diào)整葉片角度;?松開電機腳螺栓，將電機吊離電機座;?松開電機座軸承盒螺栓和剛性連軸器螺栓，抽出傳動軸和泵軸;?拆下水泵上、下橡膠軸承;?拆下導葉體;?更換損壞部件并重新安裝調(diào)整，因有檢修閘門，水泵進水室處于無水條件，加之水泵出水管上安裝有伸縮節(jié)，機組水平、同心、軸線垂直度可在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，故其安裝方法與機組首次安裝相同。

對建設(shè)年代早、泵房的沉降趨于穩(wěn)定后重新安裝校正過的機組，在水泵及電機座基礎(chǔ)螺栓固定可靠的情況下，機組的維修調(diào)整不需全部解體，即使泵房發(fā)生輕微的不均勻沉降，機組水平或垂直度稍有變化，但機組的同心度沒有變化，無需重新調(diào)整其水平度，這樣更換水泵葉片、進水喇叭、導葉體、下導橡膠軸承和季節(jié)性調(diào)整水泵葉片角度無需抽出水泵軸便可完成。

2.4 無檢修閘門條件下立式水泵的維修與調(diào)整方法

無檢修閘門的泵站更換維修水泵的水下部件只能選擇如下方案。

a.方案一。在泵站進水渠填筑臨時攔水圍堰。機組檢修完成后需拆除圍堰。圍堰形成后機組的拆裝與調(diào)整與有檢修閘門條件下相同。這種方案不僅需耗用勞動力或機械臺班來完成攔水圍堰填筑和拆除，而且還增加了檢修時間，在汛期暴雨后水泵故障需要搶修時，水泵進水渠水位高，圍堰工程量大，對于多臺機組的泵站搶筑圍堰還影響其他機組搶排，在這種情況下可能放棄部分機組的搶修。對單臺機組泵站必須采用這種方案組織搶修。無論是多臺機組泵站還是單臺機組泵站都將延誤排水時間，延長作物的淹沒時間，貽誤排水時機。

b.方案二。水泵的整體吊裝。此方案是利用泵站機組自身排水，將水位降至泵站水泵梁基礎(chǔ)螺栓高程以下后，松開水泵地腳螺栓、出水管連接螺栓、剛性聯(lián)軸器連接螺栓，將整臺水泵吊出機坑，解體并更換損壞部件重新組裝，然后將整臺水泵吊入機坑就位。采用該方案安裝機組，機組的水平及中心只能以水泵軸剛性聯(lián)軸器為基準，該基準因受葉片間隙和橡膠導軸承間隙的影響，泵軸的中心與泵體上(彎管處)下(導葉座處)橡膠軸承孔中心很難保持一致，導致剛性聯(lián)軸器的水平不能代表水泵水平或水泵上下軸孔連線在同一鉛垂線上，電機座(傳動軸)在剛性聯(lián)軸器處的同心不能代表與泵體同心。故其安裝精度難以保證，且該方案在暴雨后進水渠水位無法降至水泵基礎(chǔ)螺栓高程時，不能實現(xiàn)水泵水下部件的搶修。

對于單臺機組的獨立泵站，水泵計劃性維修均選在枯水少雨季節(jié)，常將方案一和方案二相結(jié)合。這樣既可減少臨時攔水圍堰的工程量，也可降低排水費。

對于多臺機組泵站，水泵計劃性維修仍選在枯水少雨季節(jié)，先將整個排區(qū)水位降低，然后利用相鄰機組排水所形成的水位落差采用方案二實現(xiàn)機組輪修，在相鄰機組運行的條件下檢修水泵必須要有相應的安全措施。

對多泵站組成的相互連通的排區(qū)，計劃性維修時間統(tǒng)一安排，并結(jié)合溝渠清淤疏通、渠系建筑物的維修改造，可節(jié)約檢修排水費用。

3 出水管伸縮節(jié)對泵站土建結(jié)構(gòu)和機組安裝的影響

由于泵站的泵房與壓力水箱的開挖深度不同，泵房與壓力水箱荷載的分布也不一樣，屬荷載的突變部位，一般情況下均設(shè)置沉降縫或為兩個相互獨立的建筑物，如連接水泵彎管與壓力水箱的出水管不安裝伸縮節(jié)，在泵房與壓力水箱沉陷不一致時，對于出水管穿過泵房后墻處采用柔性材料封閉的泵站，不均勻沉陷的作用力將通過出水管與泵體產(chǎn)生很大的力矩作用于水泵梁和壓力水箱，使水泵梁斷裂(根據(jù)已發(fā)生的幾處處泵站情況);對于泵房后墻與出水管采用剛性連接的泵站，將有一附加力和力矩作用于泵房后墻和壓力水箱，相互約束自由沉陷，導致薄弱結(jié)構(gòu)破壞。

當水泵檢修需調(diào)整泵體水平或同心時，需松開泵體地腳螺栓和水泵彎管法蘭螺栓，在水泵水平同心調(diào)整后，如先緊固水泵地腳螺栓，水泵出水彎管法蘭與出水管法蘭結(jié)合面無法保證其平行度，在法蘭螺栓緊固時對水泵和水泵梁將產(chǎn)生附加彎矩。如先緊固與出水管連接的法蘭螺栓，水泵的水平、中心則無法保證。

在立式軸流泵安裝說明書中，有“出水管應另設(shè)支承，不得借泵本體支承”的明確規(guī)定，這就說明了泵體不得承受其他附加力的作用，解決這一問題的唯一辦法是在出水彎管處設(shè)置伸縮節(jié)，并在泵房后墻側(cè)出水管上設(shè)置可調(diào)節(jié)的支承，確保在泵房與壓力水箱出現(xiàn)不均勻沉限時無附加力作用于泵體。

4 檢修閘門及伸縮節(jié)的設(shè)置

檢修閘門設(shè)置時除考慮計劃性維修外，還應考慮暴雨時機組的搶修，對于多機組泵站，如機組水泵室相互隔開，可每臺設(shè)一檢修閘門槽，對于分組設(shè)置隔水墻的水泵室，可根據(jù)分組情況設(shè)置檢修門槽，總之檢修門槽的設(shè)置在結(jié)合原有泵站進水條件的情況下盡可能減少被檢修機組對其他機組排水的影響。與此同時，在條件許可的情況下還應考慮檢修排水系統(tǒng)，

水泵伸縮節(jié)宜設(shè)置在出水彎管與泵房后墻間，出水管過泵房后墻應采用柔性材料封閉，使泵房與壓力水箱結(jié)構(gòu)完全獨立，水泵維修拆裝方便。

5 結(jié)語

從兩種條件下各種安裝方法的分析可以看出，在有檢修閘門和伸縮節(jié)條件下:

a.水泵拆裝方便、易損部件更換維修不需整體吊裝、水泵維修受季節(jié)影響小。

b.水泵安裝精度得到保證，從而使機組運行振動相對減小、泵軸及軸承的磨損相應減小、機組運行的可靠性及農(nóng)作物排水的及時性明顯提高、設(shè)備的維修周期和使用壽命相對延長、檢修費用大大降低。

c.消除了因不均勻沉降對機組和土建結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的危害。

d.水泵葉片角度可根據(jù)季節(jié)水位變化特點進行調(diào)整，提高了泵站效率，降低了泵站的運行成本。?