高港枢纽轴流泵叶片调节机构的改进

赵翠萍，王 霞，张雪峰

1.江苏省泰州引江河管理处，江苏泰州 225321

2.韩庄水利枢纽管理局，山东济宁 277602

高港枢纽轴流泵叶片调节机构的改进

赵翠萍1，王 霞1，张雪峰2

1.江苏省泰州引江河管理处，江苏泰州 225321

2.韩庄水利枢纽管理局，山东济宁 277602

江苏省泰州引江河是一项以引水为主，灌溉、排涝、航运、生态综合利用，效益覆盖整个苏北地区的大型水利基础工程，也是江苏开发“海上苏东”的战略性工程。叶片调节机构作为水泵的重要和关键部件之一，它在某种程度上标志着水泵的发展水平。本文针对立式轴流泵叶片机械全调节机构出现的故障，根据运行情况具体分析故障的原因，并提出相对应的处理对策。

轴流泵；叶片调节机构；故障分析；改进

1 泰州引江河工程简介

江苏省泰州引江河南起长江，北接新通扬运河，全长24km，是一项以引水为主，灌溉、排涝、航运、生态综合利用，效益覆盖整个苏北地区的大型水利基础工程，也是江苏开发“海上苏东”的战略性工程。工程由泵站、节制闸、船闸、调度闸、送水闸以及110kV专用变电所及管理设施等组成。高港泵站设计抽排能力300m3/s，装机容量18 000kW。其中，一期工程1#-3#机组水泵为ZLB35-4型立式半调节轴流泵，二期工程4#-9#机组水泵为ZQL35-4型立式全调节轴流泵，泵站电机均为TL2000-40/3250型立式同步电动机。

2 轴流泵调节机构在高港枢纽的应用

轴流泵的叶轮（轮毂体）上带有叶片，根据叶片是否可调泵的性能参数改变，轴流泵分以下3种：固定式轴流泵、半调节叶片轴流泵、全调节叶片轴流泵。全调节水泵较半调节水泵来说，有以下几个优点：通过调节叶片角度，以减小机组启动时的震动，对机组启动有利；可以减少对牵入力矩的要求。叶片调节机构有油压式和机械式之分。

高港枢纽二期工程所使用的是3000ZLQ35-4型全调节轴流泵调节机构。本调节器主要用于大型立式轴流泵以及导叶式混流泵实现叶片角度调节，其调角范围根据不同要求可达±16度，此处根据要求为±6度。本调节器的特点：结构简单，维修方便，没有液压调节的一套辅助系统，减少了泵站的投资，不会污染抽送介质，是叶片调节系统的发展方向。图1 为高港枢纽机组机械全调节机构剖面图。

本调节器主要有调节系统和减速装置两大部分组成。减速装置选用摆线针轮减速机安装在上座上，调节系统有轴承部分、分离器部分和显示部分。当调节叶片角度时，根据调角要求，启动减速机，调节螺杆旋转带动分离器作上（下）移动，再经调节拉杆（分为上拉杆、下拉杆）转动水泵叶片角度。

3 存在问题和现象

在试运行时，开机不到10分钟，4#-9#共6台机组就先后出现了严重的发热现象，用手触摸分离器底部外壳，温度非常烫手，部分机组甚至从加油孔往外冒出油烟。调节机构分离器内轴承因高温咬死，导致顶端用“哈夫”形包壳连接和固定的分离器下拉杆头与叶片调节拉杆产生相对转动，因剧烈摩擦发热，造成分离器下拉杆轴端、叶片调节拉杆顶端、“哈夫”形包壳三者相互咬死，并最终造成叶片调节拉杆与主机大轴间产生相对转动。操作人员立刻采取紧急停机措施。

由于4#-9#机组调节机构损坏比较严重，一时难以修复，故决定拆除调节机构，临时将操作杆和大轴之间用圆销固定，以保持叶片角度不变，继续进行试运行，主机组运行情况良好。

4 分析故障原因

事故发生后，对故障进行了分析，认为导致该故障的原因如下：

1）可能调节机构内的轴承质量和装配间隙有问题；

2）可能是调节机构本体与主机转动部分的同心度不符合要求，导致机组运行时调节机构内的轴承径向受力严重；

3）分离器下拉杆头与叶片调节拉杆顶端用“哈夫”形包壳连接和固定，这种方式不能保证连接的强度和同心度，同时有可能导致分离器下拉杆与叶片调节拉杆产生相对转动；

4）高港泵站的调节机构和刘老涧站的调节机构原理相同，不同之处在于，刘老涧站的调节机构分离器内设有水冷却器，而且刘老涧站的调节机构与主机固定部分之间是绝缘的。而高港泵站4#—9#机组取消了这两项。

5 采取的措施

1）分离器解体后发现9039440E轴承、9039244E轴承已严重损坏，经研究后决定采用29440轴承和29244轴承对其进行更换，确保分离器的正常运行。检查轴承间隙，发现其间隙偏小，对轴承受热后的膨胀系数有影响，因此根据安装标准，调整轴承压盖及其间隙，控制其在0.3mm～0.5mm。另外还发现溢油筒顶面与轴承衬套内顶部相互摩擦，经测量将4#-9#机组分离器的溢油筒高度尺寸减少1mm～1.3mm；

2）校正调节机构本体与主机转动部分的同心度及垂直度，使其符合安装标准；

3）叶片调节拉杆与主机大轴间未设计键销以防两者产生相对转动，属于设计上的缺陷。在解体过程中发现4#-9#机组叶片调节上下拉杆磨损情况均比较严重：

4 #机：上拉杆咬死；5#机：上、下拉杆均咬死；6#机：下拉杆退出38mm后咬死；7#机：上拉杆退出30mm后咬死；8#机：上拉杆退出5mm后咬死，下拉杆未动；9#机：上、下拉杆均咬死（上拉杆退出5mm）。对各机组根据情况分别采取割断上、下拉杆，更换上、下拉杆及螺母等措施。在4#-9#机组拉杆顶端侧面切出两个平面，在电机轴顶端增加一个法兰（法兰内圈与拉杆顶部形状相同），以保证机组运行时叶片调节拉杆与主机大轴间不会产生相对转动。并将分离器下拉杆与叶片调节拉杆之间的哈夫连接改成靠背轮连接，把两轴刚性固定在一起。这样两轴之间没有位移，并能传递较大的扭矩。

6 试运行情况

根据上述意见，将调节机构返厂重新进行装配，而关于增加冷却系统和绝缘垫的建议，经过多方共同商讨，厂家认为从设计角度看，取消这两者是可行的。

重新安装后，对4#-9#机组进行试机，除5#、6#机组调节机构运行基本正常外，其余4台机组的调节机构均出现了严重的发热情况，特别是4#机组，仅运行13min分离器底部外壳就开始烫手，且加油孔中有油烟冒出。运行详细情况见下表：针对如此严重的情况，经研究决定，在4#-9#机组上采取增

机号开机时间 停机时间 运行时数 备注4 8日13∶34 8日13∶47 13m 分离器底部外壳烫手，加油孔冒烟5 8日10∶07 9日16∶30 5h13m 分离器底部外壳温度正常6 8日16∶55 8日22∶22 5h27m 分离器底部外壳温度正常7 9日10∶22 9日12∶22 2h 分离器底部外壳烫手

8 8日17∶00 8日20∶25 3h25m 分离器底部外壳烫手9 8日17∶05 8日20∶02 2h57m 分离器底部外壳烫手，油色发黑

加调节机构水冷却器；调节机构与主机固定部分之间增加绝缘垫；并更换已发热的轴承；进一步调整轴承间隙等四项措施。机组进

行改进后，再次试机，4#-9#机分别经过3小时～7小时的运行后，分离器底部外壳温度逐渐趋于稳定，6台机组水泵叶片调节机构

运行基本正常。

7 结论

通过以上的种种措施，成功解决了高港泵站二期工程4#-9#机组调节机构的遗留问题，保证了机组的可靠性。目前，该站调节机构的水冷却器水管外壁与分离器内润滑油的接触面积为1 500cm2，运行时每分钟过水量3.5kg，进出水温度差在2℃之内；且在改进后的多次开机中，调节机构均运行正常，未再出现发热现象。理论和实践均证明，此类型叶片调节机构配备水冷却器是必须的。

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[3]叶渊杰，等.我国大泵叶片调节机构应用于研究综述[J].中国农村水利水电，2009(8).

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1674-6708（2011）57-0037-02