梁雪云

（廣東省源天工程有限公司，廣東廣州 511340）

0 前言

大中型水泵機(jī)組的性能穩(wěn)定對(duì)于水泵站的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要影響，對(duì)于某些重要的水泵站而言，機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且維修時(shí)間短，對(duì)故障檢測(cè)、處理提出了較高要求。所以工作人員必須高度重視各類(lèi)水泵機(jī)組的故障問(wèn)題，確定檢修方案，這樣才能保證水泵機(jī)組的正常運(yùn)行。

1 大中型水泵機(jī)組的主要故障問(wèn)題

1.1 電子繞組故障

目前我國(guó)大中型泵站機(jī)組電機(jī)額定電壓一般維持在6~10kW，功率為500~7000kW，很多機(jī)組都處于長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行，因此會(huì)出現(xiàn)電機(jī)絕緣老化的現(xiàn)象，其中以電機(jī)繞組故障現(xiàn)象最為常見(jiàn)。造成電子繞組故障的原因很多，包括電老化、熱老化、機(jī)械老化等。以熱老化為例，水泵機(jī)組在運(yùn)行期間，會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間受熱而出現(xiàn)不同物理與化學(xué)變化，包括龜裂、揮發(fā)等，造成材料的變質(zhì)與老化，再加之電機(jī)冷卻方式的影響，在熱老化的情況下會(huì)造成電機(jī)絕緣性質(zhì)下降。

1.2 水泵導(dǎo)軸承故障

目前水泵導(dǎo)軸承可以分為水潤(rùn)滑軸承與油潤(rùn)滑軸承兩種，其中以油潤(rùn)滑軸承最為常見(jiàn)。一直以來(lái)，油潤(rùn)滑軸承材料一般以巴氏合金為主，該材料的運(yùn)行壽命長(zhǎng)且承載力高。但是因?yàn)橛蜐?rùn)滑軸承的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造成下部的水封裝置以及油自循環(huán)系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，造成軸承漏水等現(xiàn)象[1]。

1.3 水泵氣蝕

造成氣蝕破壞的原因較多，包括：①水泵本身的汽蝕性能差。理論上來(lái)講，水泵汽蝕需要通過(guò)理論模型的方法計(jì)算汽蝕余量，并根據(jù)汽蝕相似定律計(jì)算原型泵的必要汽蝕量。但是這種方法存在一定不足，容易出現(xiàn)誤差。②運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況。一般泵站上下游水位變化的情況下，難以保證機(jī)組始終在設(shè)計(jì)揚(yáng)程的范圍運(yùn)行，若出現(xiàn)較大偏差，就影響葉輪進(jìn)口流態(tài)變化，引發(fā)汽蝕。

2 大中型水泵機(jī)組故障檢修手段

2.1 電子繞組故障檢修思路

在電子繞組故障檢修期間，其檢修思路基本可以分為五步，包括清洗、定子檢修、轉(zhuǎn)子檢修、繞組噴漆以及干燥。其中清洗的主要目的，就是充分清除絕緣物質(zhì)表面的污垢，目前常使用汽油清洗的方法；在定子檢修期間，常檢修的部位包括鐵芯、繞組槽以及繞組端部；轉(zhuǎn)子檢修部件包括集電環(huán)、轉(zhuǎn)子槽楔等；繞組噴漆是通過(guò)壓縮空氣機(jī)吹掃定子之后，再用絕緣漆淋繞線圈做噴澆，最后干燥即可。

2.2 水泵導(dǎo)軸承故障檢修方法

在有優(yōu)化軸承檢修期間，工作人員需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：①檢查軸承瓦面的磨損程度以及接觸點(diǎn)、接觸面積情況；②觀察筒式瓦的間隙情況，測(cè)量軸承瓦內(nèi)徑，判斷內(nèi)徑規(guī)格是否發(fā)生變化；③近距離觀察軸瓦的狀態(tài)，包括有無(wú)硬點(diǎn)、裂隙、密集氣孔、脫殼等，或者表面是否有燒瓦痕跡。一般在發(fā)現(xiàn)水泵導(dǎo)軸承存在上述問(wèn)題之后，根據(jù)故障現(xiàn)象針對(duì)性處置就可以解決故障；而針對(duì)軸承孔徑過(guò)大的問(wèn)題，可以考慮重新澆筑軸承合金。

同時(shí)，相關(guān)人員還應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下兩種特殊情況：①潤(rùn)滑不足。造成水泵導(dǎo)軸承故障的主要原因，是上油量明顯小于軸承潤(rùn)滑所需要的油量，尤其是兩者差值過(guò)大的情況下，將會(huì)導(dǎo)致軸承在異常狀態(tài)下工作，加速材料磨損、發(fā)熱，最終破壞了潤(rùn)滑油膜層。所以在檢修期間，工作人員需要觀察潤(rùn)滑油量變化情況，減少因?yàn)闈?rùn)滑油量不足而引發(fā)故障。②密封失效。在密封失效的情況下，水泵導(dǎo)軸承會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)葉體輪轂與轉(zhuǎn)輪輪轂之間設(shè)置的水密封失效，并出現(xiàn)嚴(yán)重漏水。所以針對(duì)該故障，工作人員需要隨時(shí)觀察水泵軸承的狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)泥沙侵入等情況時(shí)，應(yīng)該及時(shí)停機(jī)處理，避免造成失效[2]。

2.3 水泵汽蝕處理方法

在發(fā)現(xiàn)水泵汽蝕現(xiàn)象后，需先將汽蝕層剝掉，此時(shí)工作人員可手持砂輪打磨機(jī)進(jìn)行打磨，之后在打磨后用風(fēng)鏟鏟除；再用砂輪機(jī)磨去表面上氧化滲碳層，方便焊接。在焊接期間，選擇含鉻量超過(guò)12%的不銹鋼條進(jìn)行處理即可，將電焊把設(shè)置為正極、葉輪為負(fù)極；先處理汽蝕破壞深度超過(guò)5mm的部位，采用堆焊的方法，選擇化學(xué)成分接近部件的焊條打底，最后兩層焊接不銹鋼條即可，要確保鋼條的焊接高度應(yīng)該高出原表面2mm以上，方便做后續(xù)的打磨處置，使水泵能夠符合之前的線條。

3 實(shí)例分析

3.1 案例簡(jiǎn)介

某水泵機(jī)組在運(yùn)行期間出現(xiàn)了嚴(yán)重的振動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)楣艿拦逃蓄l率與葉片通過(guò)頻率重合，最終造成出口管道振動(dòng)，振動(dòng)的波形如圖1所示。

該機(jī)組功配置了三臺(tái)立式凝結(jié)水泵，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，通過(guò)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察后，上述三臺(tái)泵機(jī)在單獨(dú)運(yùn)行的情況下，穩(wěn)定性良好，出口管道振動(dòng)情況小于12mm/s，此時(shí)振動(dòng)主要成分是葉片通過(guò)頻率6X。而在任意兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的情況下，管道振動(dòng)現(xiàn)象明顯，其中最大的振動(dòng)頻率超過(guò)150m/s。

3.2 振動(dòng)原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻率以6X頻率為主，證明每臺(tái)泵都存在流體壓力脈動(dòng)所引發(fā)的振動(dòng)情況，當(dāng)壓力振動(dòng)頻率與管道固有頻率重合的情況下，造成出口管道葉片出現(xiàn)了頻率共振的問(wèn)題。振動(dòng)不僅造成了大量噪音，也會(huì)破壞設(shè)備的結(jié)構(gòu)，影響水泵機(jī)組的正常運(yùn)行。

3.3 振動(dòng)處理方法

在振動(dòng)處理中，根據(jù)生產(chǎn)常見(jiàn)提供的相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)同類(lèi)水泵在運(yùn)行期間并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)振動(dòng)現(xiàn)象，所以針對(duì)這一故障，決定先改管道的布置方法，在母管與凝結(jié)水泵出口管位置增加一個(gè)45°的彎頭，以控制出口水流對(duì)管道造成的脈沖激勵(lì)影響。在此基礎(chǔ)上，將兩個(gè)水泵葉輪葉片從6個(gè)改為7個(gè)，另一個(gè)水泵的葉片依然保持6片；之后將調(diào)整葉片的水泵頻率從最初的148Hz上升至172.7Hz，避免原有水管的出水頻率。

從效果來(lái)看，在經(jīng)過(guò)上述處理后，單泵運(yùn)行振動(dòng)的現(xiàn)象得到有效改善，證明凝結(jié)水泵壓力脈動(dòng)現(xiàn)象得到顯著改善，而管道所傳遞的振動(dòng)力明顯不足，所以振動(dòng)現(xiàn)象可以得到有效解決，水泵機(jī)組的運(yùn)行逐漸恢復(fù)正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前大中型水泵機(jī)組在運(yùn)行期間可能會(huì)出現(xiàn)多種故障，因此相關(guān)人員應(yīng)該重點(diǎn)觀察水泵機(jī)組的狀態(tài)，在發(fā)生故障后，認(rèn)真尋找吹安故障的原因，并從故障處置角度入手，強(qiáng)化各個(gè)部件的故障處理能力，爭(zhēng)取能夠及早預(yù)見(jiàn)故障發(fā)生，這樣才能降低故障發(fā)生率，最大程度保證安全。