泵站高扬程自平衡多级离心泵安装关键技术与调试运行

魏翠霞，杨 勇

（中国水电建设集团十五工程局有限公司,陕西 西安 712000）

1 概述

陕西省泾河东庄水利枢纽工程是国家172 项重点工程之一,因库区前期水质检测不满足施工期生产和生活用水需求,将宝鸡峡甘河水库水源作为取水点,利用DN800 压力管道逐级加压泵站输送至高位水池,再利用配水支线管道自流至各施工区域,以满足该工程施工期生产和生活用水。输水线路总长度21.5 km,共分三级加压泵站,总扬程645.4 m,总装机7500 kW,施工期总用水量4380 万m3,每级泵站输水扬程均大于200 m,属于高扬程泵站。

每级泵站设置4 台高扬程自平衡多级离心泵,离心泵主要由泵、电机和底座三部分组成。一般情况下,自平衡多级离心泵三部分在工厂整体组装,附带底座已将水泵和电机校正,运输至现场安装,找平底座时可不必卸下水泵和电机,安装十分方便；而对于本工程高扬程、流量大的离心泵,要求的机组功率较大,单体重量较大（单件重量约5 t）,为方便运输,将电机、泵体和底座分开包装箱运输,在现场环境下泵体、电机及联轴器校正的安装技术尤为重要。

图1 水泵安装效果图

2 高扬程自平衡多级离心泵安装技术控制的提出

对于分体式高扬程单体重量大的离心泵安装来说,吊装就位、支承、泵体水平度和同轴度要求严格,若安装不当将会影响泵的整体安全运行效果,出现增加厂房噪音,降低设备寿命等问题,甚至造成严重的人身伤害或损坏设备,所以本文从电机、泵和底座分离运输现场组合安装的高扬程自平衡多级离心泵安装技术来展开研究。

3 高扬程自平衡多级离心泵安装技术

3.1 安装前各项准备工作

（1）设备进场后应立即通知监理,监理工程师应及时组织项目法人、安装、制造商和设计等多家单位人员参加开箱联合验收,仔细检查看是否与设计要求的订单相同,在运输过程中是否存在损坏或缺少的部件；

（2）若进场后不能立即安装需要存储时,在短期（小于3个月）：最好贮存在室内并做好防雨、防尘和防潮等措施；在长期（大于3个月）：每周需手动盘车1次,且每次盘车180°,且做好防雨、防尘和防潮等措施,便于安装时联轴器正常运转；

（3）安装前结合设计土建、电气图纸与厂家提供的设备图纸和相关资料详细审阅对照,检查设备基座上预留的螺栓孔和基础混凝土预留锚筋孔是否一致,基础混凝土强度要满足设计要求,机组是否完整、有无损坏；

（4）检查泵体流道内有无杂物并进行清除,以免因杂物而破坏机组的正常运行,检查吊装设备机具是否吊装符合要求；

（5）准备好必要的基座用的垫铁和联轴器对中用的垫片,垫片最好准备楔形钢板和铜皮两种,楔形钢板用于水泵粗平,铜皮用于联轴器同心时电机精平,一般垫片不允许超过三层；

（6）除以上外,安装方案、安全技术措施、人员设备和安全技术交底等均要到位。

3.2 高扬程自平衡多级离心泵安装顺序

东庄供水项目泵站水泵设备安装,由于设计泵基座和二期混凝土均为C30 常态混凝土,设计未布设基础预埋钢板,这就给安装调试增加了难度。通过实践经验,先安装泵体、连接进出口管路、电机、浇筑地脚螺栓预留孔和二期混凝土,最后调整水泵和电机联轴器同轴度、加固及电气安装与调试运行是最快捷的,而这整个流程中最为关键的就是泵体与电机安装水平度和电机轴和泵轴同轴度校正,安装精度高低直接影响设备的正常安全运行。

3.3 高扬程自平衡多级离心泵泵体与电机安装

泵体和电机在各项准备工作完成后进行安装,先安装泵体、连接进出水管,再安装电机调试同轴度,最后安装电气和附属设备调试运行。

（1）泵体安装

泵体安装在基座混凝土满足设计要求后进行,基座面与二期混凝土结合处凿毛清理,凿除一期混凝土浇筑后表面乳皮,利用测量仪器在基础上放样轴线及标高,利用10 cm×5 cm槽钢制作2 组马凳,马凳支撑采用直径≥16 mm钢筋焊接,马凳数量和支撑点可根据设备重量计算得知,马凳顶标高严格控制,在根据轴线位置吊装泵体至马凳上校正,利用垫铁找正,使泵体的水平度为0.2/1000 mm,高程允许偏差宜为±1 mm,基准平面位置允许偏差宜为±2 mm,电焊机临时焊点加固。楔形钢板其薄边厚度不应小于10 mm,斜率为1/25～1/10。楔形钢板面积按A≥C（Q1+Q2）/R,（其中：A楔形钢板面积,平方米；Q1设备作用于楔形钢板上的重力,N；Q2地脚螺栓拧紧后分布在楔形钢板上的压力,可取螺栓的许用应力,N；R基础或基础混凝土的单位面积抗压强度,可取混凝土设计强度,MPa；C安全系数,取1.5～3.0）。

接下来检查进出口管路是否符合设计要求,安装地脚螺栓,将地脚螺栓插入水泵基座预留的地脚螺栓孔内,并穿过泵底座预留孔且上下各拧紧螺母,地脚螺栓应有足够的露出长度,给机组调整预留余量。通常采用弯钩式地脚螺栓。地脚螺栓露出长度为底座地脚孔长度＋垫片＋螺母＋（15～20）mm为宜。最后浇灌二期混凝土,二期混凝土宜采用≥基座的微膨胀或无收缩水泥混凝土浇灌,先灌注地脚螺栓预留孔再浇筑二期剩余部分混凝土,在振捣过程中防止碰撞地脚螺栓、马凳或泵体造成偏移,二期混凝土强度达到70%以上,方可进行进出口管道连接和后续施工。

（2）电机安装

电机安装在泵体安装完成后进行,电机安装精度的高低直接影响离心泵与电机同轴度,在电机安装时应严格控制,初校同轴度。电机起吊时禁止将钢丝绳直接绑扎在集电环和换向器上起吊,安装和二期混凝土浇筑顺序与泵体安装基本一致,不同的是先埋地脚螺栓、浇筑二期混凝土,再安装调试电机。

地脚螺栓安装在基座混凝土预留孔,并与基础钢筋焊接,安装精度中心线与基准线的偏差不应大于2 mm,高程偏差为0～+3 mm,且在地脚螺栓处安装厚度不宜小于8 mm的基础开孔钢板,开孔径宜大于4mm地脚螺栓直径,基础钢板与电机基座接触面应平整、光洁,基础钢板埋设的允许高程偏差应为-0.5 mm～0,中心和分布位置偏差不应大于3 mm,水平偏差不应大于1 mm/m。

安装电机前,先对基座混凝土进行检查复核,将设备安装区域内基础表面清理干净,必要时修复处理,严格检查基础的水平度,符合相关规范要求后方可安装电机。

3.4 高扬程自平衡多级离心泵与电机联轴器的校正

泵轴和电机轴的同轴度是通过泵联轴器和电机联轴器的相互位置得以体现,联轴器是设备运转泵轴与电机轴之间必不可少的连接设备,校正的目的是两个轴中心线在同一直线上,校正的精度高低直接影响到离心泵正常运转寿命,对于高速运转的高扬程离心泵尤其重要,因此联轴器校正是设备安装的重要步骤之一。

通常高扬程自平衡多级离心泵多使用弹性柱销联轴器和弹性爪型联轴器两种,本工程离心泵应用的是弹性柱销联轴器,下面就以本工程应用为例介绍联轴器的同轴度校正法。

弹性柱销联轴器的校正主要是调整电机联轴器和泵联轴器大端面之间的距离、轴心线的偏移量和轴心线的偏转角度（注：1.联轴器同轴度的校正是在以泵体为基准的情况下调整电机；2.校正时必须将联轴器的弹性柱销取下；3.调整泵与电机联轴器间隙前必须将泵转子向电机方向拉出,直到不能拉动为止,以防止运转后泵轴与电机轴相抵发生断轴或发生电机烧毁事故）。弹性柱销联轴器的校正见图2～图5、表1。

表1 泵联轴器和电机联轴器的相互位置要求

图2 端面间隙

图5 轴心线的偏移量测量

图3 轴线的偏移量

图4 端面间隙不均匀

弹性柱销联轴器的校正常用方法较多,如千分表测量法、双表测量法、简单的角尺和塞尺测量法、中心卡和塞尺测量法等,本文结合项目实际,以千分表测量法为例,采用带有吸附磁铁底座的千分表,通常检测的是轴线偏移量和端面间隙。

轴线偏移量校正,首先将千分表座吸附在水泵联轴器的外圆上,千分表侧头压着另一联轴器的外圆,调整表针指在零位,然后用人力转动轴2～3周,观察千分表的指针在一周内的变化量（即为2倍轴线偏移量值）,分别记录0°、90°、180°、270°四个位置标上记号测量,读取数值做好记录,进而根据所测出的数据分析其中心偏离情况。切记以水泵联轴器为基准调整电机联轴器与水泵联轴器的同轴度,不可转动千分表测头指向的联轴器,否则测得数值不正确。分析数据如下：将每一对称点的数据为一组,同一组数据小的方向就是轴的偏离方向,因此需要调整的方向就是轴偏向的对向,即同一组数据的大值方向。调整的方法将电机地脚螺栓松动,用手拉葫芦或机械千斤顶将基座和基座预埋钢板间隙拉开,用不同厚度的铜皮垫底进行调整,铜皮塞进靠近地脚螺栓处的基础钢板上,稍微垫高此处的基座,从而使电机轴孔向相对一方斜移少许。完成后再对其进行测量、记录、分析其数据,判断其偏差是否符合标准。用同样的方法进行其它测量方向的调整,一直到整条联轴器四周的距离在偏差范围时即可,两联轴器间隙采用游标卡尺或塞尺测量即可。拧紧电机地脚螺栓固定位置,焊机点焊四周基座与预埋钢板加固。

4 高扬程自平衡多级离心泵调试运行

离心泵调试运行是机组安装后的重要环节,是检验离心泵安装精度和后期正常运行的保证,主要为调试运行前的各项检查、灌泵、泵启动、泵调试运行过程中的监测、停泵记录数据和联轴器的校正复核等。

4.1 泵运行前的检查

开机前先检查泵及附属设施是否安装完成,管道垫圈、螺栓松紧程度,是否存在漏水现象,电动开关,检查电机转向是否正确；泵体冲水是否充满；联轴器是否找正符合相关要求,轴转动是否灵活；泵及驱动源轴承是否注油或油脂；带点设备是否接地良好。

4.2 调试运行启动

初始启动前,检查吸入管及泵体内是否充满水,将泵体内的空气全部排尽,进口管阀门全开,出口管阀门处于全关闭,所有设备和人身安全有关设备及控制器必须都已经安装并能正常运行,满载连续运行1 h～2 h；启动时,一旦将变频电机连接泵上后就不能调整或检查转速控制器或超速设定,若没检查设定,应拆掉连接并按电机厂家说明检查；启动后,管材压力表,待压力接近额定扬程或扬程不再变化时,立即徐徐打开出口阀,流量逐渐提高,工作电流逐渐上升。打开出口阀门的速度应以压力表的压力变化确定。改变出口阀的开启大小,调节出口压力和流量,确保证机组安全运行。

4.3 运行停机

运行停机先关闭出口阀,至全闭状态,应即刻停机,并确保电机电源处于断开状态,最后关闭吸入管阀门,将所有的控制系统、保护系统、设备、仪器、仪表等回到原始状态,并注意有无异常,如果冬季泵内水有结冻的可能,泵及其管道内的液体应排空。

5 结语

本文根据东庄供水项目在泵站安装技术实际经验,总结了自平衡多级离心泵在泵体、电机安装和同轴度校正的方法,通过现场实际操作实践,加快了后续安装速度和精度,尤其在同轴度校正方法非常方便有效,可供以后遇到类似工程项目的安装人员参考使用。