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【泵技术知识】水泵运行中出现的问题与改进措

时间:2016-12-23 20:16来源:互联网作者:admin 点击:
1水泵运行条件 东雷抽黄工程位于黄河小北干流段,河源泥沙含量较高,据有关资料介绍,黄河年平均含水量32.21kg/m3,汛期最大含砂量618~713kg/m3,泥沙中含矿物质多且质地坚硬。东雷二

  1水泵运行条件

  东雷抽黄工程位于黄河小北干流段,河源泥沙含量较高,据有关资料介绍,黄河年平均含水量32.21kg/m3,汛期最大含砂量618~713kg/m3,泥沙中含矿物质多且质地坚硬。东雷二级泵站距渠首一级

  站1.5km,一级泵站抽引的黄河水未经处理直接进入二级泵站,河源含砂量等于二级泵站进水含沙量。

  东雷抽黄总干渠设计断面过水120m3 /s,而正常运行过水最大不超过30m3 /s,最小仅8m3 /s,总干渠在一级站抽水17.21m 3 /s时,水流速度1.507 m/s,过大的渠道断面和过低的水流速度使泥沙大

  量淤积在总干渠。水泵进口淤积厚度平均2.5~ 2.8m.H2型泵为负吸程泵,设计泵轴中心线低于进水闸低水面2.2lm,图1为渠道淤积渠底高程及泵轴中心线高差示意图。由图中可知,当水泵运行时,泵轴

  中心线与淤积后的进水底面相差4.71~ 5.01m,渠底泥沙由于泵的抽吸作用,绝大部分进入水泵,并由水泵抽送上塬。水泵的运行过程实际上是一个渠道的拉沙过程,且淤积沉淀的泥沙恰恰都比重大,颗

  粒粗(泥沙中径在0.12mm左右),矿物质含量高,且质地坚硬,对水泵磨蚀危害极大,经测试,H2型泵的过机含量是渠首一级泵站含沙量的2~3倍。加上水中挟带的泥沙,H2型泵过机量含沙量平均在

  30~35kg/m3左右,由于H2型泵安装的特殊地理位置,决定了它的运行条件十分恶劣。

  2水泵运行中出现的问题

  H2型泵是上世纪70年代沈阳水泵厂为东雷抽黄工程设计制造的专用泵。为单吸双级式结构,总重量40t,由于当时缺少泥沙磨蚀方面的经验借鉴,水泵设计以提高部件材质为主要抗磨蚀措施。其它参

  数设计仍以清水介质为对象,当遇到东雷二级泵站如此恶劣的运行条件时,水泵难免出现各种想象不到的问题。

  2.1高压侧轴封装置漏水严重,并造成不良后果

  H2型泵轴封装置为水环式机械密封装置,高压侧设计五级水封旋涡轮。当水泵运行时,旋涡轮转动,形成端部水压,以抗御水泵内部的压力水流。轴封装置安装间隙很小,轴向2mm,径向0.5mm.

  (1)启动瞬间,轴封装置常常冒火冒汽。H2型泵启动瞬间,由于启动转矩和水力轴向不平衡,泵轴轴向窜动较大,窜动量通常在1.5~3mm,径向跳动在0.3~0.8mm.一旦泵轴轴向窜动量大于2mm,径向

  跳动超过0.5mm,水封轮和固定套必然发生摩擦,产生火花和热量,遇水变成水蒸气,同时伴有剌耳的摩擦声。轴向窜动时间短时,轴封装置磨损小仍可运行,只是止水效果不好,漏水严重。时间长时,

  轴封装置很快磨损报废,导致整台泵停止运行。

  (2)轴封漏水,污蚀润滑油,轴承发热烧瓦。轴封装置几乎在每次启动过程中都可能产生硬摩擦,造成水封轮,固定套轴向,径向间隙急剧增大。轴封性能大大下降,据统计,一套完好的轴封装置

  在泥沙水中运行50~100h,就开始逐渐漏水。漏水过程由小到大,每小时10~15m 3,最大时100~110 m3 /h.泥沙水经泵侵入轴承,使润滑油严格稀释污18杨凌职业技术学院学报第9卷蚀,运行期间,值班

  人员不得不放开轴承下部的排油管,排出沉淀在轴承下部的泥沙水。污蚀稀释后的润滑油润滑性能大大下降,水泵电机轴承运行很不可靠(水泵电机同用一稀油站),严重发热,轴承烧瓦事故屡屡发生

  。据统计,每运行一灌季,因高压轴封漏水将污蚀润滑油0.5t,价值人民币3000余元。

  2.2上止推轴承运行时间短,报废快,有时外圈突然断裂,防不胜防

  H2型泵为双叶轮,第一级叶轮扬程122.5m,第二级叶轮扬程112.5m.由于其结构设计和水力性能各方面的原因,转子部件运行时,存在轴向力。为了消除轴向不平衡力,在泵轴的非轴伸端安装了一组

  止推轴承,型号为46236,图3为水泵转子部件图,根据多年来的运行资料统计,水泵在泥沙水中正常运行150~200h,止推轴承就因保护架磨损而报废。非正常运行时,机组刚一启动,轴承外圈就突然断

  裂。

  2.3过流部件磨蚀严重

  H2型泵扬程高,叶轮出口线速度达50.2m/s,运行条件十分恶劣。在含沙量30~35kg/m 3的条件下,运行200~300h,叶轮就严重磨蚀,叶片平均磨短3~5mm,直径磨小3~6mm,叶片出口边出现大面积的

  鱼鳞坑和沟槽,密封环单间隙由原来的0.75mm增到5~7mm,沿测量槽部位的边壁多处穿孔磨透;泵壳体高压区平均磨损2~3mm,叶舌磨短5~7mm.尤其是连通一二级叶轮的隔板套和叶轮套,尽管采用氰化处

  理后的碳钢材质,间隙也由原来安装的0.75mm增到2.5~3mm.水泵出水量由原来的2.2m3 /s下降到1.8~2.0m3 /s,水泵不得不在运行很短时间内解体大修。

  H2型水泵轴封漏水,轴承断裂,运行不可靠,经笔者20余年的实践观察,其主要原因是水泵叶轮套和隔板套过速磨损。水泵轴向力急剧加大,当间隙由0.75mm增到1.5~2.5mm甚至更大时,经推算,泵

  轴产生的轴向力将是正常运行轴向力的2~3倍。而水泵选用的46236止推轴承在正常运行时载荷值就无多大安全系数(运行中保持架磨损就可说明这一点),当轴向力增大到正常运行的2~3倍时,轴承外圈

  断裂是必然的,轴承断裂后,泵轴处于无约束的状况下,窜动量超过2~3mm,磨损破坏轴封装置也是不可避免的。可见叶轮套,隔板套间隙的变化直接关系到轴承,轴封装置的安全,关系到水泵能否正常

  运行,而其它过流部件的磨损和密封环间隙的变化,只决定水泵的出水量的变化和效率高低,对水泵正常运行影响不大。

  3水泵运行状况的改进

  针对H2型泵运行中出现的各种问题,近年来,东雷二级泵站从水源条件,抗磨蚀技术措施处理,检修周期等方面作了大量工作,使水泵运行条件和运行状况较前大有改善。

  3.1修筑沉沙池,改善水泵抽水水源条件

  根据东雷二级泵站前黄河滩地的地形,1992年修建了一个面积为7.33hm2的简易沉沙池,二级泵站过机水流先通过沉沙池沉淀泥沙后,再进入泵站,由水泵抽扬上塬,经测定,经沉沙池沉淀后的水泵

  过机含沙量由原来的30~35kg/m3下降到2~8kg/ m 3,水泵轴功率也由原来的7060kW下降到6560 kW,每小时节电500kWh.

  3.2采用抗磨技术,提高水泵大修周期

  从1988年起,我们就对H2型泵过流部件进行了非金属抗磨喷涂技术处理,水泵叶轮采用氧金刚砂,复合尼龙和多层次组合涂层,使水泵叶轮大修周期由原来的200~300h提高到1000~1200h,泵壳体采

  用环氧金刚砂涂层后则保证运行1000h不伤母体。水泵叶轮套,隔板套,高压密封体Cr40材质制造,进行氰化处理,保证碳,氮共渗0.3mm,轴封装置的固定套材质也由HT2040提高为35 #碳钢,使大修周

  期由原来的200~300h提高到500~ 600h.

  3.3坚持定时检修的原则,适时更换磨损部件以做到防患于未然

  尽管修建了沉沙池,水泵运行条件大大改善,但泵站仍然不放松检修这个环节,本站结合水泵运行工况制定了检修规程,坚持定时维修,坚持不等坏就换的原则,避免了由于零部件磨蚀而造成能源

  浪费和运行不可靠等不利因素。

  4结论

  (1)在含沙量较高的东雷泵站,改变水源条件,过流部件采用抗磨技术措施,坚持定时检修,H2型泵运行状况是可以改善的。

  (2)H2型泵轴封装置结构复杂,安装拆卸不方便,止推轴承承载力偏小,在多泥沙河流运行,有待于继续改进。

  (3)H2型泵扬程高,流量大,以清水介质设计,运行实践证明,抽送含沙量较低(2~8kg/m3)的黄河水质,结构是合理的,运行是安全的,不需改进,可在其它相同条件下的清水泵站运行。

(责任编辑:中国泵网)
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