周 麗，馬尚男

（1.嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161005; 2.松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

尼爾基工程真空激光泵排氣管的優(yōu)化改造

周 麗1，馬尚男2

（1.嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161005; 2.松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

由于真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)能同時(shí)觀測各測點(diǎn)的水平和垂直位移，具有高精度、作業(yè)條件好、不受外界溫度濕度和觀測時(shí)間的限制等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測的變形測量中。在該系統(tǒng)中，必須保證管道內(nèi)氣壓控制在一定范圍內(nèi)，從而使激光接收裝置上測得的大壩變形值更接近真實(shí)，因此抽真空設(shè)備的正常運(yùn)行是系統(tǒng)運(yùn)行的前提。文中介紹了尼爾基水利樞紐抽真空設(shè)備運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題及提出的優(yōu)化改造方案。

尼爾基；真空激光泵；優(yōu)化改造

1 尼爾基真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)簡介

真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)能同時(shí)觀測各測點(diǎn)的水平和垂直位移，具有高精度、作業(yè)條件好、不受外界溫度、濕度和觀測時(shí)間的限制等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測的變形測量中。尼爾基水利樞紐真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)是波帶板激光準(zhǔn)直裝置和真空管道系統(tǒng)的結(jié)合，即裝有波帶板裝置的測點(diǎn)箱與適合大壩變形的軟連接的可動真空管道聯(lián)成一體，其中真空管道系統(tǒng)包括真空管道、測點(diǎn)箱、軟連接段、兩端平晶密封段、真空泵及其配件。為了監(jiān)測溢洪道閘墩、廠房的垂直位移，利用激光準(zhǔn)直測壩系統(tǒng)同時(shí)觀測水平位移與垂直位移的特點(diǎn)，布置2條激光準(zhǔn)直測壩系統(tǒng)，觀測溢洪道與廠房的垂直位移。同時(shí)，在廠房、溢洪道兩端分別設(shè)置了雙標(biāo)倒垂孔，作為校核基點(diǎn)，其中溢洪道真空激光測點(diǎn)12個(gè)，廠房段真空激光測點(diǎn)17個(gè)。

要保證真空激光測量的精度和準(zhǔn)度，必須保證管道內(nèi)的氣壓控制在一定范圍內(nèi)，一般控制在30 Pa以下。抽真空設(shè)備的良好運(yùn)行是保證整套系統(tǒng)良好運(yùn)行的前提，該設(shè)備由抽真空控制屏、真空泵、電磁閥、冷卻循環(huán)水、真空檢測儀表等組成。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前，首先檢查真空泵油和循環(huán)冷卻水是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，檢查完畢達(dá)到啟動抽真空標(biāo)準(zhǔn)后，通過抽真空控制屏啟動抽真空，此時(shí)的流程如下：啟動循環(huán)水→啟動真空泵→開啟電磁閥→抽氣正常運(yùn)行→檢查真空檢測儀表→達(dá)到要求→抽真空結(jié)束，此后進(jìn)行觀測。

2 優(yōu)化改造

該系統(tǒng)選用的真空泵是2X-30型旋片式真空泵，主要部件有泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧、傳動帶等，真空泵使用1號真空油或稱1號機(jī)械油，傳動帶型號為B-1499。

在真空泵的運(yùn)行過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)真空泵油消耗異常，立即查找原因，解決問題。通過查找相關(guān)資料及認(rèn)真分析真空泵抽真空運(yùn)行原理及其構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)行多次觀察與試驗(yàn)，排除了多種導(dǎo)致真空泵油消耗異常的原因，最終得出結(jié)論為：由于設(shè)計(jì)及施工原因，真空泵排氣管低且短，所以導(dǎo)致真空泵油損耗。真空泵工作原理如下：2個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和2個(gè)端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，與吸氣口相通的空間A的容積是逐漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的，正處于壓縮過程。由于空間A的容積是逐漸增大（即膨脹），氣體壓強(qiáng)降低，泵的入口處外部氣體壓強(qiáng)大于空間A內(nèi)的壓強(qiáng)，因此將氣體吸入。當(dāng)空間A與吸氣口隔絕時(shí)，即轉(zhuǎn)至空間B的位置，氣體開始被壓縮，容積逐漸縮小，最后與排氣口相通。當(dāng)被壓縮氣體超過排氣壓強(qiáng)時(shí)，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內(nèi)的油層排至大氣中。由泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。所以正是由于排氣管低且短，被壓縮的氣體在穿過油層時(shí)同時(shí)將部分油帶入排氣管道，造成了真空泵油的大量流失。

一方面真空泵油的流失會造成真空泵油的損失浪費(fèi)，增加成本；另一方面影響真空泵的工作效率并容易對真空泵造成一定的危害，影響其正常使用壽命，因此為了解決這個(gè)問題，制定了改造方案。方案中增加主管路配管尺寸，使管路通徑與真空泵的進(jìn)氣法蘭通徑相一致，盡量保證壓力降不至于過大，同時(shí)增加管路高度，經(jīng)過對現(xiàn)場實(shí)際情況的分析及多次試驗(yàn)，管路高度增加80 cm左右較為適宜，這樣整個(gè)管路長度增加了約150 cm。通過對真空泵排氣管實(shí)施優(yōu)化改造，避免了真空泵油被帶走損失現(xiàn)象的發(fā)生，從而節(jié)約了成本，提高了設(shè)備效率，延長了真空泵使用壽命。

3 改造后效益體現(xiàn)

依照SL60—94《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求及尼爾基水利樞紐的特點(diǎn)，真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的觀測頻次是每月3次。實(shí)行優(yōu)化改造前，每觀測2次就要給真空泵加一次真空泵油，每次約加入兩桶油；對真空泵排氣管實(shí)行優(yōu)化改造后，每觀測4～5次才需要加一次真空泵油。從長遠(yuǎn)來看，實(shí)行優(yōu)化改造后，大大節(jié)約了成本，且有助于減少對真空泵的磨損，增加其使用壽命，并為其他樞紐同類觀測項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工提供了借鑒。

4 結(jié)語

大壩安全監(jiān)測是了解大壩運(yùn)行狀態(tài)的重要手段,通過監(jiān)測布置及數(shù)據(jù)分析,可以直觀地了解建筑物的工作狀況,保證工程的安全運(yùn)行，從而可以更好地發(fā)揮工程效益、節(jié)約工程投資。因此必須認(rèn)真做好觀測工作，保證原始數(shù)據(jù)真實(shí)有效，不斷探索先進(jìn)的理念與方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析，得出大壩的運(yùn)行性態(tài)，于此同時(shí)做好觀測設(shè)施及儀器、設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)工作，在監(jiān)測實(shí)踐中勇于探索，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)查找原因處理與改進(jìn)，不斷提高監(jiān)測技術(shù)和水平，使其更加合理和完善，使安全監(jiān)測各個(gè)環(huán)節(jié)成為相互支持、相互保證的一個(gè)有機(jī)整體，確保樞紐正常運(yùn)行，積極發(fā)揮工程效益。

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2016-07-20