韓英才 朱曉輝 薦 威
(江蘇省駱運水利工程管理處,江蘇 宿遷 223800)
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運行與管理
潮汐對青草沙取水泵站機組的影響淺析
韓英才朱曉輝薦威
(江蘇省駱運水利工程管理處,江蘇 宿遷223800)
摘要:上海青草沙水庫取水泵站的地理位置較為特殊,由于長江潮汐機組下游水位波動較大,在運行過程中影響機組運行安全水平、同軸度等相關(guān)重要數(shù)據(jù),使其超出標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍。下游潮汐的影響對機組安全運行構(gòu)成了嚴(yán)重的安全隱患。明確了長江潮位對機組的影響狀況,介紹了減小或消除不利影響的具體措施,以保證機組安全高效的運行和維護(hù)。
關(guān)鍵詞:水泵站;潮汐影響;工程措施;青草沙水庫;上海
1研究背景
青草沙取水泵站位于上海市長興島青草沙水庫上游。裝設(shè)6臺日立泵制造(無錫)有限公司生產(chǎn)的立式半調(diào)節(jié)導(dǎo)葉式3300HD34-5.8混流泵,配以上海電氣集團(tuán)上海電機廠有限公司生產(chǎn)的TLKS3150-52立式同步電動機,單機功率達(dá)3 150 kW,單機流量為 33.4 m3/s,總流量為200 m3/s。采用豎井筒體式結(jié)構(gòu),肘型流道進(jìn)水,虹吸流道出水,真空破壞閥斷流。微機控制勵磁設(shè)備,由北京前峰科技有限公司提供。
該項目由上海青草沙投資建設(shè)發(fā)展有限公司籌建、投資,上海市水利工程設(shè)計研究院和上??睖y設(shè)計研究院設(shè)計,泵閘工程土建及機電設(shè)備安裝由中國安能建設(shè)總公司承擔(dān),上海東華工程咨詢公司監(jiān)理。
項目主要功能是咸潮初期抽水預(yù)蓄水避咸、咸潮期鹽峰之間搶引淡水,以確保上海城市居民生活用水。
2潮汐對機組安全運行的影響
青草沙取水泵站工程位于上海長興島西北方,長興島是由長江泥沙在入海口沉積而成的沙洲,這決定了泵站機組所面臨的外部環(huán)境,地質(zhì)比較松軟,機組運行受泵站長江側(cè)潮汐影響較大,當(dāng)長江流量不足時,會令海水倒灌,咸淡水混合也會造成泵站長江側(cè)水體變咸,因此對機組的抗腐蝕要求較高。長江水呈周期性潮汐,水位定時漲落,從而導(dǎo)致取水泵站機組在運行時,長江側(cè)水位一直在波動,使機組的運行工況也在不斷的變化,機組的安全運行面臨著較大考驗。2012年7月,青草沙泵站機組在運行過程中,發(fā)生了較大振動和異常聲響,相關(guān)技術(shù)指標(biāo)都已經(jīng)超出規(guī)范要求。對2號主機組進(jìn)行解體,發(fā)現(xiàn)水泵下水導(dǎo)軸承部分聯(lián)結(jié)螺絲松動,泵軸下導(dǎo)軸承處磨損嚴(yán)重。電機上、下導(dǎo)軸瓦部分抗重螺絲松動。經(jīng)測量有關(guān)數(shù)據(jù),并與機組的安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析,綜合機組運行工況,初步判斷得出長江水潮汐對主機泵運行安全狀況有影響。為了進(jìn)一步驗證潮汐對機組運行的影響程度,對運行機組的有關(guān)部位在潮汐漲潮前的水平度與機組在潮汐漲潮時的水平度進(jìn)行測量記錄。當(dāng)長江水潮位最低時,在主機組的電機上機架、水泵頂蓋、水泵導(dǎo)葉體等部位架設(shè)水平儀,將其水平度調(diào)整為零,在潮汐不同潮位下對電機上機架、水泵頂蓋、水泵導(dǎo)葉體等部位的水平度進(jìn)行測量,并通過潮汐時水泵軸窩上止口同軸度的測量,得到相關(guān)測量數(shù)據(jù),從中發(fā)現(xiàn)了潮汐對主機泵組的影響情況。
3潮汐對主機泵組水平的影響
長江水潮位對機組、主廠房的水平有一定的影響,在機組、廠房的有關(guān)部位架設(shè)水平儀,進(jìn)行了水平度測量,發(fā)現(xiàn)受潮汐變化影響,各項水平度變化超過了機組正常情況下水平允許偏差,嚴(yán)重影響了機組的安全運行。
(1) 潮汐對水泵頂蓋水平度的影響見表1。
注:水平度東為正,北為正;水平度允許偏差不超過 0.07 mm/m,下同。
以上水位條件下,東西向偏差 0.10 mm/m,超出了水泵頂蓋的水平允許度要求。
(2) 潮汐對導(dǎo)葉體水平度的影響見表2。
以上水位條件下,東西向偏差 0.145 mm/m,南北向偏差 0.15 mm/m,超出了水泵導(dǎo)葉體水平度允許度要求。
(3) 潮汐對電機上機架承板水平度的影響見表3。
注:承板允許偏差不超過0.05mm/m。
以上水位條件下,南北向偏差 0.07 mm/m,超出了電機承板水平度允許要求。
(4) 潮汐對主廠房各層水平度的影響見表4。
由表4可知,主廠房的水平度也在隨潮汐的變化而有所變化。
4潮汐對主機泵組同軸度的影響
機組在安裝和檢修時,同軸度是機組安裝、檢修質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)之一,如超差太大,不僅會造成軸承偏磨、填料函漏水,嚴(yán)重時會引起葉片擦殼、機組振動等不良現(xiàn)象[1]。
通常大型立式機組的同軸度的測量方法是在電機層架設(shè)求心架,中間設(shè)求心器,放下求心器上的鋼琴線,末端掛一重錘,穿過電機及水泵軸窩孔,使重錘浸沒在盛有機油的油桶內(nèi)保持穩(wěn)定,然后通過電氣回路法,利用耳機及內(nèi)徑千分尺來測量鋼琴線與測點之間的距離。
機組同軸度的測量是以水泵下軸窩上止口為基準(zhǔn)點,測量水泵、電機同軸度,根據(jù)需要進(jìn)行適度調(diào)整,規(guī)范要求基準(zhǔn)點的同軸度誤差不大于0.05 mm。潮汐時測量水泵軸窩上止口同軸度見表5。
從表5可以看出,在長江側(cè)潮位在0.70~4.00 m之間變化,水庫水位在 2.80~2.90 m之間變化,東西向同軸度變化達(dá)到 0.58 mm,南北向同軸度變化達(dá)到 0.86 mm。水泵軸窩上止口同軸度的變化情況很大,遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)點的同軸度誤差不大于 0.05 mm的要求。如果大型立式機組在這樣不斷變化的同軸度下運行,會給機組帶來重大的安全隱患。
5檢修中發(fā)現(xiàn)的問題及處理措施
泵站上游側(cè)長江水潮汐,使機組大部分時間在非設(shè)計工況下運行, 影響了機組安全運行,針對存在的問題,采取了如下相應(yīng)措施。
(1) 水泵頂蓋水平度超過規(guī)范的處理。從設(shè)計角度看,水泵頂蓋的水平度為次要控制指標(biāo),如對其進(jìn)行水平調(diào)整,會影響其與上底座之間的密封。維持頂蓋現(xiàn)狀不變。頂蓋水平而引起的同心變化,通過擴大填料盒座上的連接螺栓孔,移動填料盒座來保證其與泵軸之間的間隙均勻,保證填料的密封。
(2) 水泵導(dǎo)葉體水平度超過規(guī)范處理措施。保證導(dǎo)葉體的水平度與保證水導(dǎo)軸承的垂直度是一致的。針對水泵的現(xiàn)狀,若對導(dǎo)葉體水平進(jìn)行調(diào)整,將影響到導(dǎo)葉體與底座之間的密封,導(dǎo)致滲漏水。將水導(dǎo)軸承處的軸承體下止口車小1 mm,安裝時在軸承體與導(dǎo)葉體平面之間墊銅皮,以保證軸承的垂直度。
(3) 水泵水導(dǎo)上止口水平度超過規(guī)范處理措施。泵站為新建泵站,考慮基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定等實際情況,無法保證在不同潮位下導(dǎo)葉體上止口保持不變,故只取一個潮位作為安裝調(diào)整和驗收用。根據(jù)設(shè)計單位建議,取長江潮位1~1.5 m作為安裝和驗收的潮位。
(4) 電機上機架承板水平度超過規(guī)范處理措施。對電機上機架加墊銅皮,使其完全達(dá)到規(guī)范要求。
(5) 機組垂直同軸度的處理措施。以水泵導(dǎo)軸承插口上止口為基準(zhǔn),重新測量調(diào)整機組垂直同軸度,調(diào)整合格后在導(dǎo)葉體與軸承體間重打定位銷,保證連接可靠。
(6) 對水泵大軸軸頸處磨損進(jìn)行焊補修復(fù),并對損壞的橡皮軸承進(jìn)行更換。
6結(jié)語
上海青草沙水庫取水泵站通過檢修,解決了現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的一些問題,但潮汐變化影響依然存在,機組安裝時取長江潮位1~1.5 m作為安裝和驗收的潮位,但機組運行并不一定保證在該潮位下運行,仍會對機組的安全運行帶來安全隱患。如果條件允許,機組設(shè)備最好能在該潮位運行,并采取及時觀察上下游水位、增加開停機次數(shù)、避開不合理的運行工況,增加巡視檢查次數(shù)等措施來消除安全隱患。只有熟悉長江潮位對機組的影響變化,才能有針對性地采取措施,保證機組長久、安全、高效的運行。
參考文獻(xiàn):
[1]錢福軍,夏衛(wèi)中.小型泵站能耗分析與節(jié)能研究[J]人民長江,2016,47(2):36-40.
(編輯:李慧)
收稿日期:2016-02-15
作者簡介:韓英才,男,江蘇省駱運水利工程管理處,工程師.
文章編號:1006-0081(2016)05-0033-03
中圖法分類號:TV675
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A