劉吳越

（惠州市惠州大堤北堤管理中心，廣東 惠州 516000）

0 引言

近年來，廣東省率先加快城市化建設(shè)，城市防洪排澇站也跟著如雨后春筍般建設(shè)起來，在中型排澇泵站的建設(shè)中，排澇機(jī)組中的電動(dòng)機(jī)冷卻大都采用空氣冷卻，即管道通風(fēng)冷卻，電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間采用薄鋼板法蘭連接，屬于剛性連接，機(jī)組運(yùn)行噪聲相對較大。在排澇泵站的日常運(yùn)行管理過程中，我中心根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及機(jī)電相關(guān)理論，通過對排澇泵站機(jī)組中電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間的連接方式進(jìn)行改造，來降低排澇機(jī)組運(yùn)行噪聲，效果非常明顯。

本文將對此方法進(jìn)行總結(jié)，展示給廣大讀者，希望惠及更多排澇泵站建設(shè)單位及電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家，便于在以后的排澇泵站建設(shè)過程中從根源處降低排澇機(jī)組運(yùn)行噪聲。

1 風(fēng)門坳排澇泵站簡介

我中心風(fēng)門坳排澇泵站裝機(jī)容量為4 110 kW，設(shè)計(jì)流量為48 m3/s，為中型排澇泵站，該站安裝4臺立式軸流泵，配套10 kV同步電動(dòng)機(jī)，水泵型號為1900ZLB-4-3.3，配套同步電動(dòng)機(jī)型號為TL1000-28/2150。原設(shè)計(jì)排澇泵站機(jī)組電動(dòng)機(jī)冷卻方式為半管道通風(fēng)，電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管采用薄鋼板法蘭連接，風(fēng)管材質(zhì)為不銹鋼板，屬于剛性連接。在廣東排澇泵站建設(shè)中，中型立式機(jī)組大多采用空氣冷卻，并且電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間采用剛性連接方式，機(jī)組在運(yùn)行中噪聲相對較大。風(fēng)門坳排澇泵站于2008年7月投入運(yùn)行，至2020年已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行12年。由于機(jī)組平時(shí)運(yùn)行時(shí)間長且廣東天氣比較濕潤，電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化嚴(yán)重，在測量中發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣值大幅度降低。按文獻(xiàn)[1]中要求，電動(dòng)機(jī)的定子絕緣值必須大于1 MΩ/kV的標(biāo)準(zhǔn)。在測量中發(fā)現(xiàn)部分電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣值甚至低于10 MΩ，小于每1 MΩ/kV的要求，按照機(jī)組運(yùn)行規(guī)程必須停機(jī)檢修。

為了保證機(jī)組汛期的安全可靠運(yùn)行，正常發(fā)揮排澇作用，風(fēng)門坳排澇泵站人員多次對3#機(jī)組電動(dòng)機(jī)定子繞組進(jìn)行烘干處理，處理過后電子繞組絕緣值提升效果并不明顯，并且過段時(shí)間又會降低到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以下。我中心組織專業(yè)技術(shù)人員及相關(guān)專家在風(fēng)門坳排澇泵站進(jìn)行綜合評估后，決定對風(fēng)門坳排澇泵站4臺排澇機(jī)組電動(dòng)機(jī)的定子繞組進(jìn)行更換。我單位組織力量按照要求更換完電動(dòng)機(jī)定子繞組后，按照文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行試運(yùn)行及驗(yàn)收工作。更換電機(jī)定子繞組后，電機(jī)定子絕緣值達(dá)到了規(guī)范要求。2020年10月20日，在機(jī)組試運(yùn)行過程中，對3#機(jī)組進(jìn)水方向、出水方向及垂直進(jìn)出水方向的A、B、C、D四個(gè)位置運(yùn)行噪聲進(jìn)行了測量，3#機(jī)組運(yùn)行噪聲超過標(biāo)準(zhǔn)，不能正常驗(yàn)收。因此，須尋找降低機(jī)組運(yùn)行噪聲的方法，盡早解決問題，保證機(jī)組正常運(yùn)行，通過檢修后的驗(yàn)收工作。

下面介紹解決噪聲問題的過程。

2 更換電機(jī)定子繞組前后的噪聲測量

風(fēng)門坳排澇泵站3#機(jī)組更換電機(jī)定子繞組前后，技術(shù)人員均對該機(jī)組進(jìn)行了運(yùn)行噪聲測量并記錄，測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 機(jī)組大修前后噪聲測量數(shù)據(jù)

文獻(xiàn)[4]規(guī)定作業(yè)場所和生產(chǎn)設(shè)備房間噪聲限制值為85 dB，經(jīng)現(xiàn)場測定，噪聲值超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。大修后3#機(jī)組試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)測溫表顯示瓦溫過高，經(jīng)過分析商討后，決定適當(dāng)放寬軸瓦間隙來達(dá)到降低運(yùn)行瓦溫的目的。調(diào)整軸瓦間隙后上導(dǎo)軸瓦溫滿足了要求，并且不再升高。調(diào)整軸瓦間隙后再次測量3#機(jī)組的噪聲值，如表2所示。

表2 機(jī)組調(diào)瓦后噪聲測量數(shù)據(jù)

由于噪聲值超過標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收無法通過，下面就噪聲產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。

3 機(jī)組運(yùn)行噪聲原因分析

機(jī)組運(yùn)行噪聲超標(biāo)后，對產(chǎn)生機(jī)組噪聲的原因進(jìn)行了分析。從上述測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，機(jī)組大修后噪聲指標(biāo)有一些改善，但調(diào)瓦后噪聲指標(biāo)又有所增大，造成此現(xiàn)象的原因可能有以下幾個(gè)方面。

3.1 流道較差

本次機(jī)組測試時(shí)水泵排水為循環(huán)來水，內(nèi)河道來水量不能滿足機(jī)組試運(yùn)行所需要的抽排水量，為了補(bǔ)給前池來水，采用打開自流閘門從外江引水進(jìn)入內(nèi)河，來補(bǔ)充機(jī)組前池進(jìn)水量。而大修前機(jī)組測試時(shí)水泵為正常排水，大修后機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生了變化，由于前池來水不均勻，機(jī)組運(yùn)行噪聲加大。

3.2 軸瓦間隙加大

由于水泵基礎(chǔ)嚴(yán)重下沉，而水泵拆分后進(jìn)行大調(diào)整又不具備條件，只能調(diào)整電機(jī)來配合水泵，同時(shí)通過調(diào)整軸瓦與主軸的間隙來改善瓦溫較高的情形。目前，軸瓦運(yùn)行溫度較好，滿足規(guī)范要求，對機(jī)組安全可靠運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。但由于軸瓦與主軸的間隙增大，電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙在機(jī)組運(yùn)行時(shí)變化幅值增大，而較大的電氣間隙不均勻變化也會引起機(jī)組噪聲增大。

3.3 電機(jī)設(shè)備與風(fēng)管之間采用剛性連接

近年來，廣東省在排澇泵站建設(shè)中，中型立式機(jī)組電機(jī)的冷卻方式多采用空氣冷卻，即半管道通風(fēng)進(jìn)行風(fēng)冷。風(fēng)管和電機(jī)多采用鋼板法蘭連接，屬于剛性連接，我中心風(fēng)門坳排澇機(jī)組也是采用這種連接方式。風(fēng)管在機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲相對其他因素影響比較明顯，屬于泵房中產(chǎn)生噪聲的主要因素。根據(jù)通風(fēng)空調(diào)工程中的要求，設(shè)備與風(fēng)管采用柔性連接，可以明顯降低噪聲。那么，可以把該理論運(yùn)用到水利工程建設(shè)中來，在排澇泵站機(jī)電設(shè)備安裝時(shí)，可以考慮在電機(jī)與風(fēng)管之間采取柔性連接來降低噪聲。

3.4 水泵葉輪角度可能不一致

風(fēng)門坳排澇泵站機(jī)組雖為半調(diào)結(jié)構(gòu)，但葉片安放角度可能存在些許偏差，對比各機(jī)組的運(yùn)行情況，3#水泵的葉輪角度可能對機(jī)組運(yùn)行有不利影響，機(jī)組運(yùn)行噪聲也相對較大，環(huán)境變化時(shí)機(jī)組噪聲幅值變化也更為明顯。

3.5 原設(shè)計(jì)極槽選擇存在問題

28極電機(jī)屬于非標(biāo)產(chǎn)品，技術(shù)相對不是很成熟，近年來為追求泵組高效運(yùn)行才日漸被選用。從各廠家生產(chǎn)的28極電機(jī)的使用情況看，普遍存在電機(jī)噪聲偏大的情形，其中定子槽數(shù)采用168槽的電動(dòng)機(jī)，其噪聲偏大情況更為突出。而本次改造的產(chǎn)品正好采用了該定子槽數(shù)設(shè)計(jì)，故原設(shè)計(jì)極槽選擇是機(jī)組運(yùn)行噪聲偏大的主要元兇之一。考慮到28極電機(jī)普遍存在電機(jī)噪聲偏大的情形，且改造產(chǎn)品受先天條件限制，即使更換鐵芯、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案也不能完全避免噪聲問題，故采用備選措施。

4 對于機(jī)組噪聲過大采取的措施

根據(jù)以上分析對比，流道較差，屬于水工建筑物問題，在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)定型，泵站一旦建成就很難改變，本次不再考慮；軸瓦間隙加大，主要是針對間隙較小時(shí)瓦溫增加過快采取的措施，因?yàn)檩S瓦按照規(guī)范也有標(biāo)準(zhǔn)，不可隨意調(diào)整，風(fēng)門坳排澇泵站已經(jīng)在安裝精度范圍內(nèi)將軸瓦間隙放到最大，不能再次調(diào)整；水泵葉輪角度調(diào)整也相對比較困難，拆除工程量大，如果要調(diào)整葉片形狀，就得把葉片返回生產(chǎn)廠家進(jìn)行重新加工，需要工期相對較長，也暫不考慮；改變電機(jī)極槽，正如以上所說，難度大，且效果不會理想；而改變電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間的連接方式簡單易行，并且可以顯著降低機(jī)組運(yùn)行噪聲。

在對產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行分析后，可以采取的所有整改措施中，便于操作可行的措施就是改變排風(fēng)管和電動(dòng)機(jī)的連接方式。這種方式也在通風(fēng)空調(diào)工程中已經(jīng)被驗(yàn)證，我們只要科學(xué)運(yùn)用即可，有理論支持。

4.1 改造方案

第一步，將原有排風(fēng)管與電動(dòng)機(jī)的剛性連接段拆除，保證不影響原電動(dòng)機(jī)的安裝中心。第二步，把排風(fēng)管與電動(dòng)機(jī)連接段改成柔性連接。風(fēng)管采用密閉不漏風(fēng)不燃柔性材料，長度250 mm，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采用壓板鉚接或者壓板法蘭連接，鉚接孔間距60～80 mm。螺栓孔在固定螺栓前可以涂上密封膠，保證在螺栓固定后保持密閉。在風(fēng)管彎頭處可以設(shè)置導(dǎo)流片，以進(jìn)一步消除排風(fēng)管噪聲影響。改造后的效果如圖1所示。

圖1 電機(jī)與風(fēng)管連接方式改造后

排風(fēng)管改造過程中，要注意在原排風(fēng)管拆除時(shí)，不能影響電動(dòng)機(jī)的安裝精度及未拆除部分風(fēng)管的重心位置。改造完成后，柔性材料不能受機(jī)械外力的作用。

4.2 改造后的噪聲測試結(jié)果

2020年10月21日，按以上改造方法對我中心風(fēng)門坳排澇泵站3#機(jī)組進(jìn)行了改造處理；10月22日，3#機(jī)組改造完畢并試機(jī)運(yùn)行。改造后機(jī)組噪聲明顯有了改善，按照之前的噪聲測量方法，對3#機(jī)組四個(gè)位置的噪聲重新進(jìn)行測量，每個(gè)相同的測量位置噪聲均比原來降低了接近10 dB，測量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 改造后測量噪聲數(shù)據(jù)

從表3可以看出，機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯降低，滿足了相關(guān)規(guī)范要求。改造后機(jī)組試運(yùn)行合格，測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，按照規(guī)范要求對機(jī)組進(jìn)行了驗(yàn)收。

5 結(jié)語

排澇泵站機(jī)組運(yùn)行噪聲過高，在排除其他降低噪聲的措施后，對機(jī)組電動(dòng)機(jī)與風(fēng)管的連接方式進(jìn)行改造，將原來的剛性連接改造為柔性連接，機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯下降。這個(gè)方法在實(shí)踐中被驗(yàn)證認(rèn)可，并在新建改建排澇泵站過程中被推廣應(yīng)用，改造費(fèi)用相對較低，工期較短，噪聲降低非常明顯。

這個(gè)降低噪聲的方法簡單，可操作性強(qiáng)，有理論支持，便于在以后排澇泵站建設(shè)中推廣應(yīng)用，服務(wù)于社會?；葜菔谢莩菂^(qū)2021年改建的排沙河排澇泵站，采用四臺立式機(jī)組，電機(jī)單機(jī)容量1 000 kW，電機(jī)與風(fēng)管之間就應(yīng)用了柔性連接技術(shù)，如圖2所示。

圖2 惠城區(qū)改建成的排沙河排澇泵站

排沙河排澇泵站電機(jī)供貨商與風(fēng)門坳排澇泵站是同一個(gè)，在風(fēng)門坳排澇泵站電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管改造后，機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯降低，所以排沙河排澇泵站電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)階段就將電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管連接方式設(shè)計(jì)為柔性連接，建成后噪聲參數(shù)明顯低于以往的剛性連接。