高扬程灌区水泵运行中的管理养护

柳玲玲

（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400）

我国是一个农业大国，但是水资源短缺问题的存在，对我国农业的生产与发展产生了制约。而水泵这一灌溉工具的应用可以直接将地下水或者地表水进行提取，满足农田灌溉需求。但在实际的水泵运行过程中，又存在着各种各样的问题。只有加强水泵运行的管理养护，提高水泵的运行质量，才能够充分发挥水泵在农田灌溉中的作用，促进我国农业生产的发展。

1 工程概况

甘肃省景泰川电力提灌工程（以下简称景电工程）是跨省区、高扬程、多梯级、大流量的大Ⅱ型电力提灌工程。工程总体规划、分期建设，有泵站43 座，建成干、支、斗渠1 391 条2 422 km，总投资8.56亿元。工程原设计流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，装机容量25.97 万kW，设计灌溉面积5.50万hm2。工程更新改造后，设计流量37.4 m3/s，加大流量43.89 m3/s，装机容量30.6 万kW，设计灌溉面积8 万多hm2。

经过多年的运行，景电工程已成为灌区近50 万人民群众生存致富的依托，成为建设高扬程工程的典范，成为灌区经济社会发展的命脉，成为综合指标评价突出的“中华之最”。

但在工程运行过程中，水泵的运行却经常出现振动、气蚀等问题[1]。只有对这些问题的出现原因进行详细的分析，并采取针对性地解决措施，提高水泵的运行质量，才能将景电工程的作用真正发挥出来，为灌区经济的发展提供保障。

2 灌区水泵运行过程中出现振动问题的原因

2.1 水泵气蚀

受到外界因素的影响，灌区水泵运行过程中，其内部压力会降低。如果内部压力比汽化压力更低，就会离析出大量的水泡。气泡顺着水流运动，当到达高压区域时其周围的液体就会溃灭[2]。在气泡溃灭之后，水流质点就会对气泡中心进行猛烈的冲击，并形成局部水锤现象。如果在出现气蚀现象之后，灌区水泵依然强行运行，水泵的运行性能就会受到严重的影响，相应的过流部件会遭到损害。如果气蚀现象时有时无，水泵同样继续运行，水泵的正常使用寿命会大幅度缩短，甚至因为断流情况的产生而使灌区水泵无法保持正常的运行状态。

分析水泵气蚀产生的原因，主要与以下4 方面因素有关：一是没有严格按照相关要求进行工况的设计；二是没有严格按照相关要求进行进流条件的控制；三是在灌区水泵运行过程中局部水文和压力比较高；四是水泵的生产质量不达标，并且在生产过程中使用了劣质的材料和落后的生产工艺。

2.2 水泵磨损严重

在景电工程运行过程中，存在的水源泥沙比较多。而受到这些水源泥沙的反复冲刷，灌区水泵的零部件表面与磨粒之间就会相互磨损，并对水泵的运行质量产生影响。如果水泵的零部件表面、轮毂体表面以及隔舌附近均遭到严重的磨损，并且这些部位的密封性降低，空气就会进入水泵内部，使水泵在运行过程中出现振动问题。

2.3 电机与机械故障

在转动设备与流动介质当中，低强度的振动是必然存在的现象。但是受到机组不同心等因素的影响，水泵会出现以下几种情况：一是定子摩擦；二是轴承偏磨；三是基础刚度降低；四是转子静平衡能力降低；五是动力不平衡；六是地脚螺栓松动等。这些问题的存在，均会使水泵机组出现振动问题。

2.4 水流流态紊乱

灌区水泵运行稳定性较低，甚至出现振动问题，还与其泵站设计不合理有关[3]。首先，如果泵站内部的布局出现问题，池内水流速度不均匀，并导致回流区出现旋涡，会产生明显的水流流态紊乱问题。其次，如果水泵进水量较少，水泵掺气现象严重，也会使水泵机组出现振动问题，降低水泵的运行效率。

3 水泵汽蚀类型与危害

在使用水泵机械时，机械会在一定程度上出现磨损问题，这种磨损是受到多种磨损综合作用影响而形成，不是单一类型磨损所产生的作用。磨损的类型主要有以下几种：腐蚀磨损、磨粒磨损、黏附磨损以及冲蚀磨损等，其中，冲蚀磨损以及磨粒磨损是较为常见的磨损类型。冲蚀磨损主要类型有液滴磨损以及汽蚀磨损，而磨粒磨损是磨粒和水泵零部件表面产生摩擦，从而产生的磨损。在叶片泵中，常见汽蚀问题有间隙汽蚀、涡带汽蚀和叶面汽蚀，容易出现磨损以及汽蚀问题的部位有叶轮工作面、轮毂体表面、叶片正面、叶片背面、导叶体叶面、蜗室内壁、隔舌等。水泵性能会在很大程度上受到汽蚀的影响，也将严重损害过流部件。当出现汽蚀问题时，并且没有稳定的水流，机组在运行中会发出噪音，甚至是产生强烈震动，严重影响水泵运行效率及质量，也会在一定程度上降低水泵使用寿命。

4 灌区水泵运行中的管理养护方法

4.1 降低水泵气蚀现象的发生概率

做好灌区水泵中的管理养护工作，要重点降低水泵气蚀现象的发生概率。首先，提高灌区水泵的设计质量，对水泵自身的高程进行合理控制，或者在水泵安装过程中，根据现场的实际情况适当降低水泵的安装高度，确保水泵的气蚀余量范围始终在装置气蚀余量之下。与此同时，还要对进流条件进行优化，提升进水池与进水流态的科学合理性。只有这样，才能够提升水流运行的稳定性，避免水流旋涡的形成。其次，对运行工况进行调整，即先对当前的水泵运行工况有一个全面的了解，然后对水泵的变径、变速、变角以及变阀等进行调节，提升水泵机组的运行控制条件，降低水泵气蚀问题的出现概率。与此同时，缩短进水管的长度，减少管路附件，借此达到控制管路水头损失的目的。再次，在叶轮的选择上，应当优先选择不锈钢材质的叶轮[4]，或者在叶轮生产过程中增加电镀喷涂合金材料，通过精细化加工手段的实施提高叶轮表面的光洁程度，可以使灌区水泵具备较强的抗气蚀能力。最后，在泵体表面和叶轮表面涂抹一层非金属涂护材料，例如尼龙粉、环氧树脂或者聚氨酯等，可降低气蚀对水泵运行的影响。

4.2 降低泥沙对水泵的磨损

做好灌区水泵的管理养护工作，还需要降低泥沙对水泵的磨损。首先，在进水池前设置沉砂池，借此达到降低水流速、降低进水池泥沙量的目的。其次，对电机及其相关机械做好管理维护。对此，可以通过调节水泵机组同心度、更换受损轴承、校正转子动静平衡、紧固松动螺栓等措施做好电机及其机械设备的管理养护。

4.3 全面落实电机和机械部分维护工作

水泵机组会受到电击振动影响而产生振动问题，为了对该问题进行有效解决，需要做好以下几方面工作：一是合理调节同心度，对于已经损坏了的轴承及时更换；二是对转子的动静平衡进行校正；三是全面检查螺栓，如果发现其存在松动问题，需及时紧固，并检查安装检修质量；四是对电击器系加以调整，防止出现不必要摩擦。

4.4 优化水泵的运行管理

做好灌区水泵管理养护工作还需要优化水泵的运行管理，延长水泵的使用寿命[5]。首先，对水量进行合理化调配，避免梯级泵站之间的水出现断流问题。其次，及时清理进水池中的垃圾和杂物，借此提升进水池中水流的平稳度。最后，对水泵进行科学的养护管理，避免泵站与泵站之间出现回流问题。

4.5 水泵日常管理养护措施

4.5.1 运行前检查 水泵运行前应对其电气以及仪表进行检查，保证其处于正常工作状态，检查内容主要有接头连接是否牢靠、电压表是否有正常示数、保险丝是否存在熔断问题、电源是否出现短路情况。当发现这些问题时需要及时找出原因，并制定相应策略加以修理，以保证供电正常进行。另外，应检查管道是否存在渗漏情况，明确水泵压力值与液压值的范围，对轴承润滑油的油质以及油量进行检查，确保转子转动灵活无阻碍，也应检查新安装机组的地脚螺丝是否存在松动问题。

4.5.2 运行中巡视 对水泵进水口是否存在漂浮物或者杂物进行定时检查，及时清理杂物，避免堵塞进水口或将杂物吸入泵内。明确水泵轴承以及动力机是否处于正常的温度范围，查看水泵振动与声音是否存在异样，仪表示数是否处于正常波动范围内。如果水泵运行中存在声音异常，电流表示示数超出正常范围，需要停车检查，明确原因，解决事故后才可开机，避免扩大事故范围，损坏设备。也应考察水池水位，避免水位过低对水泵运行造成影响，同时进行详细运行记录。

4.5.3 运行一阶段后的检修 在水泵运行一阶段后要对其零部件进行检修和维护保养。

5 水泵过流部件的修复措施

5.1 修复泵壳泵体

一般情况下，高扬程灌区的水泵泵壳铸造材料为灰口铸铁，其具有良好铸造性能以及切割性能，并且性价比比较高。但同时也存在一些缺陷，例如铸铁杂质较多、存在较大材质脆性和较高含碳量，使其难以增强其抗拉强度，同时不具备良好的韧性以及塑性。当出现汽蚀以及磨蚀等问题时，壳体将会有蜂窝或者是孔洞等缺陷出现，受到热应力以及机械力的共同作用，壳体极易出现裂缝，当情况比较严重时，会有局部损坏问题发生。现阶段主要会使用冷补焊法、热补焊法、环氧树脂玻璃丝布修补法来修补泵壳。

5.2 修复水泵叶轮

5.2.1 速成钢修补方法 在修补工作开展前，应将水泵叶轮表面需处理部位清理干净，使其成为粗糙面，接着根据相应比例来调和速成钢红蓝两色材料，并适量掺入钢砂进行快速搅拌，在拌和后形成混合物，在修补部位涂抹该混合物，使其黏结在其中。在胶体固化前可利用灰刀反复压实，在胶体硬化后利用锉刀锉平表面。

5.2.2 环氧树脂修补方法 在修补过程中需要应用磨光机开展除锈以及清渣等处理工作，接着使用丙酮进行清洗。将需修补表面清理干净后，根据设计配合比，在玻璃器皿中放入适量的环氧树脂、二甲酸二丁酯、乙二胺、丙酮进行均匀的搅拌。确保均匀后使用毛刷蘸取环氧树脂，将其涂抹至叶片表面，并运用灰刀刮平和压光，等到其固化后，再进行2～3 遍的涂抹。确保其在干燥、常温的条件下养护，在2 d 后进行修磨，使其更加顺畅平整。

6 结语

水泵在农田灌溉中发挥着基础性作用，对于农业经济的稳步发展有着直接的影响。但是水泵运行中振动问题与气蚀问题的存在，对其运行质量与使用寿命产生了影响。在这种情况下，必须要结合灌区实际情况，采取针对性的措施降低水泵气蚀现象的发生概率、降低泥沙对水泵的磨损，并对水泵的运行管理工作进行优化。只有这样，才能不断提高灌区水泵的运行质量，满足农田灌溉需求。