大型立式水泵局部性检修的非常规方法探讨

孙　毅　张　晖

(1.南水北调东线江苏水源有限责任公司扬州分公司， 江苏 扬州　225002；2.江苏省江都水利工程管理处， 江苏 扬州　225200)



大型立式水泵局部性检修的非常规方法探讨

孙毅1张晖2

(1.南水北调东线江苏水源有限责任公司扬州分公司， 江苏 扬州225002；2.江苏省江都水利工程管理处， 江苏 扬州225200)

立式水泵应用广泛，结构复杂，时常出现由局部性检修升级为解体大修的情形。本文从实践出发，结合多年安装检修与运行管理经验，根据实际情况合理调整检修工序，在较短时间内完成了电机油冷却器故障的检修，避免了解体大修。按需维修节约了工期与成本，为大型水泵状态检修的发展提供了一次案例基础。

大型泵站； 立式水泵； 局部性检修； 抢修； 非常规方法

立式水泵机组具有占地面积小、技术成熟、可靠性高、工况调节性能优、导轴承荷载小以及电机运行环境好等优点，广泛应用于大型水利工程、跨流域调水工程、农业灌溉、城市供排水系统、工业生产用水及能源领域[1]。但立式水泵机组对设计、制造以及安装水平要求均很高，并且检修工艺复杂，根据检修内容的不同，可分为局部性检修、解体大修和扩大性大修[2]，由于设备的结构限制，部分局部性检修可能会升级为解体大修，甚至扩大性大修，势必额外耗费大量的人力、物力与时间，在如何避免检修升级的问题上，目前成功经验较少。本文通过一次成功的抢修实例，研究立式水泵机组的维修方法，尽可能减少装配和调整工序，且保证机组检修质量，顺利完成局部性检修。

1　工程概况及检修原因

江苏省江都水利枢纽第二抽水站选用1.75ZLQ-6.0立式全调节轴流泵，配套TL1000-24/2150立式同步电动机，采用直联传动(如图1所示)，电机主要由上机架、下机架、定子、转子、推力轴承、导轴承等部件组成。水泵主要由叶轮、主轴、导轴承、主轴密封、叶轮室、导叶体、导叶帽、出水弯管、出水伸缩节与基础件等部件组成。

图1　水泵机组结构

2014年江苏北部很多地区发生严重干旱，江都站全部投入运行，该泵站5号主电机运行过程中上油槽油位上升，初步判断由于电机上油槽油冷却器发生泄漏，造成透平油乳化，经过化验证实油内含水，基本判定是油冷却器出现渗漏，当时工程运行事关人民群众生命财产安全，应立即对电动机开展抢修。

2　检修方案的分析与确定

2.1检修对象的分析

在确定检修方案前，应全面了解整个机组的结构、特性、安装改造记录、运行工况以及所在的外界环境，包括机组的运行工况、厂房不均匀沉陷以及机组底板水平的变化等[3]。

a.机组的检修、改造情况。该机组自1998年改造以来，分别于2005年、2013年已完成了两次定期预防性解体大修，安装技术参数均符合规范要求，且无技术更新改造项目。

b.机组的运行工况。该机组在停机前运行状态良好，各温度均显示正常，与邻近机组运行情况近似，相关运行技术参数见表1所列，无异常振动、响声及其他异常状况。

c. 厂房的沉陷情况。由于各泵站产生不均匀沉陷是客观存在的，该泵站厂房有两块底板，于1964年9月建站时开始观测，其沉陷已相当稳定，期间也未出现类似高烈度地震的恶劣地质灾害，总的河床变化趋势是冲刷大于淤积，但并不影响河床稳定。测压管于1965年2月开始观测，测压管基本灵敏，从过程线上看，完全符合理论规律。

该机组运行工况良好，所在外界环境稳定，可以认定该机组产品与装配质量完好，满足机组安全运行要求，所以此次检修的对象可以明确为已损坏的油冷却器。

2.2检修内容与范围的分析

该电动机上油槽内部空间较小，结构如图2所示，但油冷却器结构型式复杂，位于油槽中下部，故需先取出导轴承与导瓦架，才能吊出油冷却器，完成检修。而安装导轴承时，则需确定转动部分的中心后方可安装，如此，将势必升级为解体大修。而大型立式水泵机组解体大修一般包括12道主要工序[4]，如此完成该机组的抢修一般至少需要6天工期，因此在检修过程中，不能完全按照传统经验与思路开展拆卸、调整与安装工序，在保证安装质量的前提下，尽可能利用安装技术要求来调整工序，在最短时间内完成油冷却器的检修，故将此

表1　5号机组停机前的主要运行技术参数

次检修定位于局部性检修，尽量避免升级为解体大修。

图2　电动机上油槽结构

2.3安装要素的分析

大型立式水泵机组的安装有八大安装要素[5]，如果不采取常规性解体大修，仅做局部性检修，需确定的问题与影响要素如下：

a.固定部分垂直同心的确定。固定部分垂直同心主要为了保证机组转动部分与固定部分之间各部分间隙均匀，比如空气间隙、叶轮间隙、轴承间隙等[5]。单电机检修时，由于不拆除转动部件，水泵部分的同心无法采用电气回路法、钢弦线找正法测量，此次检修可通过测量电机空气间隙与水泵叶轮间隙，来调整并确定固定部分的同轴度。

b.镜板水平的确定。镜板水平的目的是保证机组轴线转动中心垂直。由于该机组推力轴承采用刚性支柱式结构，虽然有锁片的固定，经过几年时间的运行，各轴瓦难免出现受力不均[6]，各轴瓦瓦面的磨损量不尽相同，加上泵站底板也有可能出现不均匀沉降现象，故该机组的镜板水平有可能与原安装数据有所偏差，甚至达不到安装要求，而检修过程中如果不考虑水平，最终会影响机组运行质量及寿命，严重时，机组甚至不能投入使用[7]，故此次检修需复测镜板水平。

3)模拟结果显示:标准段距离盾构井50 m内的冠梁轴力呈受拉状态，四个工况下第一道标准段内支撑轴力均大于第一道盾构井内支撑轴力.

c.轴线摆度的确定。立式水泵机组的轴线与理论中心线总存在一定的偏差，即轴线摆度。若轴线摆度调整质量不好，在机组运行过程中，转动部件会产生较大的摆动幅度，增大所受到的外部不平衡力，加快轴承的磨损，引起机组非正常振动，甚至发生叶轮碰壳、水导轴承损坏等事故[8]。因此，为确保检修质量，此次需复测轴线摆度。

d.转动部分中心的确定。安装转动部分必须使其轴线尽可能与机组固定部分的中心线重合，才能确保各部分的间隙符合规定的要求。大型立式水泵机组安装时，转动部分中心必须以水泵水导轴承插口为基准面来测定[4]。此次检修利用原有的安装位置，采取一定的措施，确保转动部分与固定部分的相对位置不变，从而免去测定中心的步骤，但还需复测轴承间隙与叶轮间隙，验证转动部分与固定部分中心位置的重合。

2.4检修方案的确定

通过前面的分析，在此次检修调整过程中，可以充分利用原有的安装基础，避免整个转动部分的解体与完整安装工序，通过测量调整部分重要安装要素即可保证安装质量。要保持原有安装基准，主要是解决拆除导瓦架与导轴承后，如何确定转动部分中心与电机导轴承间隙的问题，同时这也是此次检修的难点。

在大修时，电动机的导轴承安装是在转动轴线中心线定好后，空气间隙测量验收合格后进行调整确定的，该机组检修时的安装间隙如表2所列。该机组经过一定时间的运行，由于各种径向载荷的作用，转动轴线中心几乎不可能与固定部分的中心线保持重合，考虑到其他主要参数均能符合要求，在此，可以考虑保持原有转动部分中心的基准，即利用固定部分与转动部分拆除前的相对位置，主要是推力头与导轴承现有位置，做好定位措施并保持监视，在修复油冷却器后，复原初始安装位置，确保拆除后与拆除前位置不能发生变化，同时复测空气间隙与叶轮间隙，解除定位后，复测其他主要技术参数，确保检修安装质量。

表2　5号机组导轴承安装间隙　单位：mm

3　检修的主要过程

a.在解体导轴承、导瓦架前，针对机组结构特点，在推力头即电机上导轴颈与下导轴颈处，分别安装两只互成90°方位的百分表，使指针垂直于测量表面，调整读数为零，监视推力头的位置，并确保百分表、万向节及磁性表座不能有任何位移或变动。

b.在每块上导瓦与下导瓦后安装两只专制千斤顶，检查各百分表读数无变化后，检查各千斤顶受力是否均匀。拆除水导轴承后，拆除上导瓦后的千斤顶，利用下导瓦架抱紧下导瓦及主轴，再检查百分表与千斤顶。

c.测量导轴承间隙，解体时的间隙数据如表3所列，对照安装间隙进行数据分析，表明在运行过程中，转动部件受到各种径向载荷，停机时停留在相对中心位置，偏向东部约0.02mm，双边间隙基本一致，轴承磨损较小。测量完毕后，拆除推力头部位的两只百分表，由于下导轴颈距离镜板仅1.2m，可利用下导轴颈的百分表监视推力头的位置。

表3　5号机组导轴承解体间隙　单位：mm

d.依次拆除上导瓦、上导瓦架与油冷却器后，修复油冷却器。在修复过程中，除补焊渗漏点外，还发现冷却器内部沉淀了较多泥沙，清理完毕后，检查各测温元件。

e.依次安装油冷却器、上导瓦架和上导瓦，并按照解体时的测量数据进行安装，复原拆除前的安装位置。由于下导瓦依然贴在电机轴颈，安装盘车架后，复测镜板水平，偏差在0.02mm/m以内，符合规范要求。

f.测量转动轴线摆度，在联轴器、电机上导轴承与水泵下水导轴承处的轴颈分别安装两只互成90°方位的百分表，复测轴线摆度值，对照原检修测量数据，各处相对摆度值与水导轴承处轴颈绝对摆度值均符合安装规范要求，说明转动部分轴线摆度符合相关要求[8]。

g.测量磁场中心、电机空气间隙对照原始测量数据，转子磁场中心与空气间隙均符合安装规范要求，说明机组固定部分与转动部分相对变化较小[9]，同时也验证了固定部分垂直同心与转动部分中心均符合要求。

h.根据解体时的数据测量调整下导瓦间隙，安装水导轴承符合要求，测量叶片间隙均匀后，再根据图纸与规程规范安装其他部件。

综合检修过程分析，水泵机组固定部分垂直同心变化很小，基本保持原安装时的状态不变。因此，在拆卸与安装过程中，只要推力头不发生移动，可以认为整个电机轴及水泵轴均未发生偏移，并且确认转动轴线摆度符合规范要求，即可保证机组的检修安装数据。需要注意的是，在吊装冷却器过程中，需仔细检查，不允许碰撞推力头部位，监视百分表的读数不可有偏差。修复冷却器后，依据此前测量的电机上、下导瓦的间隙，即可装配电机上油槽内的各零件，并完成水泵与电机的各部件装配。

根据现场实际操作，此次检修仅用了10h时间，当天完成检修后即投入运行。该机组检修后，连续运行274h，当年又累积运行180d，机组状况良好，相关运行技术参数见表4，无异常振动，此次安装检修质量达到了预期效果[10]。

表4　5号机组连续运行240h后的主要技术参数

4　结　语

本文介绍的这种检修方法利用了机组结构的特点，是处理某些设备故障的一种省时省力的非常规方法，并不适用于所有机组出现的各类故障[11]，若水泵机组在长期运行过程中，出现了电机绕组故障、推力瓦烧损、水泵轴颈磨损及叶片气蚀等问题时，就必须通过解体大修来处理[12]。南水北调东线工程与北京密云调蓄工程均已正式投入运行，同类立式机组在长期运行过程中，不可避免地会受到各类不确定性因素的影响[13]，难免出现部分设备损坏的情况，运行管理与维修养护人员应考虑现场实际情况，采取适合的方法来处理相应的问题，本文通过实践经验提出了按需检修的思路，为状态检修的发展提供了案例基础，随着检修管理技术的更新与发展，也将带来更为显著的经济效益和社会效益。

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Discussion on unconventional methods of local repair in large vertical water pump

SUN Yi1, ZHANG Hui2

(1.South-to-NorthWaterDiversionProjectEastLineJiangsuWaterSourceCo.,Ltd.YangzhouBranch,Yangzhou225002,China;2.JiangsuJiangduWaterConservancyProjectManagementOffice,Yangzhou225200,China)

Vertical water pumps are widely used with complex structure. Local maintenance is frequently upgraded to collapse overhaul. In the paper, installation maintenance and operation management experience for many years are combined from the perspective of practice. Maintenance procedures are rationally adjusted according to actual condition. Overhaul of electric engine oil cooler failures is completed within shorter time, thereby avoiding collapse major repair. The pump can be repaired according to demand, thereby saving construction duration and cost, and providing a case basis for developing large water pump state overhaul.

large pump station; vertical water pump; local repair; emergency repair; unconventional methods

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.022

TV675

A

1005-4774(2016)02-0075-05