自来水厂机泵设备安全管理问题及措施

安春风

（盱眙县天源永达供水有限公司，江苏淮安 211700）

0 引言

随着全球经济的发展和科学技术的进步，人们的用水需求急剧增加，与此同时，农业污染和工业污染等情况也越来越严重，这些情况导致了全球水资源出现严重的匮乏。人们逐渐开始关注自来水的保护问题。因此，提高自来水厂机泵设备的运行效率和节能降耗成为当今社会重要的课题之一。

自来水厂的运行主要靠机泵设备，而机泵设备的电力消耗占整个自来水厂电力消耗的1/2，其他辅助设施的电力消耗只占2%～5%，另外水厂电耗的增加也从侧面反应设备安全管理存现的问题。

盱眙县天源永达供水有限公司河桥水源厂（以下简称“水源厂”）自运行以来，机泵电耗逐年上升，每千立方米水最高电耗达250 kW·h。因此，做好机泵设备的节能降耗和安全管理具有重要的意义。

1 机泵设备能耗增大的原因和危害

1.1 机械腐蚀的原因和危害

自来水厂的机泵设备是主要通过把电能转换成机械能，然后把机械能转化成水的动能，以此实现对自来水的运输。水源厂以淮河水作为饮用水水源，水质较好，长期处于Ⅱ类水，但相较于水库水，淮河水的泥沙量较大。随着工作时间的累计，由于泥沙的长期冲刷和不断冲击，对叶轮造成物理磨损，破坏叶轮，对水泵的性能产生负面影响。随着持续的水流冲击，水泵的内部结构受到严重损害，导致其内部的阻力日益增强，进而导致其有效功率显著降低，出水量降低，耗电量也随之增加。

1.2 叶轮汽蚀的原因

1.2.1 水泵选型不合理

水泵在最佳效率点工况下运行是最理想的，但是实际运行工况各不相同，不一定运行在最佳效率点。所以，水泵选型时应充分考虑可能遇到的各种工况，选取合适的安装高度和转速，尽可能减少吸水扬程和叶轮磨损。当水泵的扬程变化幅度较大时，应考虑在常用的低扬程时不产生汽蚀。

1.2.2 叶轮选材不合理

水源厂的4 台水泵叶轮均采用铸铁材料，表面保护材料及工艺已远远不能满足水泵抗汽蚀、磨蚀的要求。为了增强水泵过流部件表面抗汽蚀、磨蚀的能力，可以采用不锈钢或其他硬质合金等强度和硬度较高的材料来制造叶轮。

1.2.3 实际汽蚀余量不足

如果水泵的实际汽蚀余量不足，会使泵的吸水量不够、吸水压力低，进入泵体内的溶解在水里的杂质汽化形成气泡。气泡形成强大的局部高压力，水击造成压力波动并伴有撞击的声音，气泡破裂会使水泵外壳产生振动，并形成汽蚀（图1、图2）。

图1 叶轮的汽蚀现象

图2 泵体内的汽蚀现象

1.3 叶轮汽蚀的危害

水泵功率越大，噪声和振动就越大，运行效率越低，能耗越高。强烈的振动会使机组零件和机房结构受到破坏，电机转子和泵体产生摩擦，损坏设备，严重时可能造成机泵漏电，存在极大安全隐患。泵长时间在汽蚀条件下，过流部件受到腐蚀破坏，气泡破灭时产生的强烈冲击压力可达50 MPa，使金属表面出现机械腐蚀。泵发生汽蚀后，叶轮内的能量交换受到干扰和破环，在外特性方面表现为Q—H 曲线、Q—P 曲线下降，严重时会使泵的液流中断，不能工作。另外，由于水泵的故障损坏，每年更换水泵零部件和大修需要投入大量的人力成本和资金成本。

2 降低机泵设备损耗的措施

2.1 降低原水杂质

水源厂在全面检修时发现4 台单吸多级离心泵的叶轮均出现非常严重的汽蚀现象，整个叶轮的叶片和前后盖板都有蜂窝状破坏。为了找出造成水泵汽蚀的原因并从根本上解决问题，水源厂通过检测旧叶轮材料，对吸水管蝶阀的Kv值表、管道局部水头损失和水泵的实际汽蚀余量等进行研究（表1、表2），通过清洗吸水井内沉淀的淤泥、给吸水管增加2 组40 目滤网、更换2205 材料不锈钢叶轮等措施解决水泵的汽蚀现象。

表1 海拔高度与大气压的关系

表2 水在不同温度下的饱和蒸汽压

水泵的实际汽蚀余量=ha-hva-Σhs+Hss=10.33-0.3-0.5+2.65=12.15＞7.2（水泵的必须汽蚀余量），计算表明不会产生汽蚀。式中，ha为吸水井表面的大气压，hva为该水温下的汽化压力，Σhs为吸水管的水头损失之和，Hss为水泵安装高度。

2.2 运行中的安全管理措施

（1）运行中如果出现吸水池水位过低，可提高吸水池水位。

（2）如果泵的吸入口有漩涡，可加大泵入口闸门空间。抽空水池后清理池底积淤，清洗过滤器或更换大尺寸的过滤器。

（3）检查填料密封处是否漏气，查看填料密封是否往外滴水。如果不滴水或者向里吸水，则应疏通泵的回水管，并检查填料是否磨损。如果回水压力不够，可以考虑外接密封水。

（4）如果出现流量过大，出口阀门开度太大的现象，应确定泵的汽蚀流量点，从闭阀逐步开阀，观察阀门不同开度时泵的流量、进出口压力及电机电流。当泵发生汽蚀时，泵的进出口压力和会下降，并且流量波动大。

2.3 合理搭配运行泵组

水源厂最大电耗设备是水泵电机，其中2 台单泵流量为4584 m3/h，配800 kW 电机，2 台单泵流量为2292 m3/h，配400 kW电机，单开1 台大泵的电耗比同时开2 台小泵的电耗低。另外1#、2#水泵共用1#吸水井，3#、4#水泵共用2#吸水井，如果同时开1#、2#水泵或者同时开3#、4#水泵时吸水井的水位下降很快，如果水位过低会造成吸水量不足，导致叶轮汽蚀的产生，使得水泵出水流量降低，电耗增加。实践证明，通过合理搭配泵组的开启可以有效降低电耗，防止叶轮汽蚀产生。

2.4 加强机泵设备管理工作

自来水厂在运行时会有很多的机泵设备同时工作，及时发现设备存在的问题能够有效提高其运行效率，使其创造更大效益。

（1）建立完善的机泵设备档案管理制度，工作人员应该对每台机泵设备的型号和维修记录进行详细登记，以便于后期管理。

（2）加强对工作人员的管控，在对工作人员的管理要做到严查出勤情况，对工作时间和工作内容都要做严格的要求，制定岗位责任制度，确保工作人员之间积极沟通、互相配合，提高安全意识，确保自来水厂能够安全稳定运行。

（3）做好关于安全隐患的预防工作，在容易出现问题的地方做好保护措施。做好提前排查工作，防范于未然。

（4）认真做好数据的收集、整理工作，对所有数据进行分析总结，并进行存档，为后期维护作参考，建立完善的监督管理制度。

2.5 引入新型机泵设备和技术

随着技术的进步以及机泵设备的不断更新换代，新型机泵设备具有更高的运行效率和更低的能耗。因此，引入新型机泵设备可以直接降低能耗，目前最先进的机泵可以降低41%～43%的耗电量，实现降低能耗的目标。需要注意的是，自来水厂需要对机泵设备进行合理调度，找出水泵的高效区域，根据设备的不同特点合理安排布局，妥善利用设备，提高设备的工作效率，实现设备的利用率最大化。

此外，可以引用先进的机泵控制技术，例如，机泵设备变频控制节能技术，以此来为自来水厂提供稳定的水压力，降低机泵能耗，保证水泵的安全稳定运行。

最后，还要及时对机泵设备进行升级和改造。例如，在设备容易发生腐蚀的地方涂上高分子材料，减少设备表面与水的直接接触，降低净化水的药物对设备的损害。可以利用切削法对叶轮进行切割，改善机泵特性曲线，以此来提高机泵设备的工作效率。

2.6 机泵设备智能化管理

随着科学技术的飞速发展，自来水厂已经实现了全面的智能化和自动化，从而实现了对机泵设备的实时监测，保证了机泵设备和自来水厂的安全运转。但是为了确保这些系统的正常运转，需要建立一支经验丰富的专业管理团队。

检修技术的应用至关重要。及早地发现和纠正机泵设备的故障并发出警报提示工作人员进行维修，减少不必要的损失。此外，还可以采集大量的实验数据，并结合先进的智能系统，能够快速、准确地定位和诊断故障，从而大大降低了运行风险，并为操作者和管理者带来便利，确保了操作的安全性和高效性。

利用先进的电子信息系统可以有效地管理、保护设备，大大提高维护效率，缩短维护周期。此外，利用电子计算机技术还能够更好地掌握设备的运行情况，通过定期检查、分析整理记录报告，实时掌握机泵设备的受损程度。

3 机泵设备安全管理

机泵设备是自来水厂生产过程中不可或缺的重要设备，其安全管理对于保障自来水生产的安全和稳定至关重要。以下是在自来水厂机泵设备的安全管理中，需要注意以下5 个方面。

3.1 管理规定

设备操作和维修人员必须掌握设备的构造、特点和性能，熟悉设备的操作和保养技术。凭操作证或上岗证使用设备，遵守安全操作规程，遵守交接班制度，管好工具及各种备件，不得遗失。发现设备有异常情况立即检查，操作人员不能处理的问题应及时通知维修人员检查处理。严格按操作规程作业，防止野蛮操作、强制运行。

3.2 日常维护保养和安全检查

机泵设备在长期的工作中，会出现磨损和各种各样的故障，因此需要对其进行日常的维护和保养。每月对所有设备进行安全检查1～2 次，发现问题隐患及时整改，保证设备安全运行，确保供水正常。国庆、春节等重大节日及用水高峰前，对所有设备进行安全检查，发现问题隐患及时整改，保证节假日供水。机泵设备的维护保养内容主要有设备的清洗、润滑、紧固和调整等。

在维护保养过程中，需要注意设备的安全性，避免因为操作不当而导致事故的发生。安全检查是保障机泵设备安全的重要手段，其内容包括对设备的电气、机械和液压安全等方面的检查。在安全检查过程中，需要注意设备的安全防护措施是否完善，设备运行是否符合规范，设备故障是否及时处理等。

3.3 检修计划和安全管理

每年对所有机电设备进行例行检查，检查内容包括设备运行年限、维修保养时间、设备现状等。制定全年设备维修保养、更换计划，设备维护根据既定的周期，按照周、月、季度、年度来进行。检修等级划分大修和小修。大修为全厂性停车大检修、系统停车检修、工段大修等；小修为单项工程或单体设备的整体或局部解体性修理以及进行日常性设备维护和检修等。

进行风险分析，编制检修方案，明确安全措施。检修施工部门要明确检修项目负责人，对检修工作实行统一指挥、调度，明确分工，亲自组织有关技术人员到现场对检修人员进行安全教育培训和安全交底，落实检修安全措施，确保检修过程的安全，对检维修作业人员配备劳动防护用品，并做好相关检修记录。

检修审批部门应对检修进行“五定”管理，即“定检修方案、定检修人员、定安全措施、定检修质量、定检修进度”。设备检修如需高处作业、动火、动土、断路、起重、抽堵盲板、进入受限空间作业、临时用电等，应按规定办理相应的安全作业证。设备清洗、置换后由设备检修项目负责人会同设备技术人员、工艺技术人员、安全人员检查并确认设备、工艺处理及抽堵盲板等符合检修安全要求，同时由生产部门进行取样分析，确保现场环境完全符合作业要求后出具分析报告，方可进行检修作业。

3.4 故障处理

当机泵设备在运行过程中出现故障时，必须立即停止运行并进行检查，及时找出故障原因。在检查过程中，应仔细观察设备运转情况，检查设备各个部位是否存在异常情况。发现故障原因，必须及时进行维修，并采取相关改进措施防止故障再次发生。

自来水厂应建立完善的故障处理机制，制定详细的故障处理流程和应急预案。在发生故障时，能够迅速启动应急预案，并采取有效措施，确保自来水供应的连续性和稳定性。

3.5 定期试验和轮换

严格按照设备使用说明书、设备维护周期表及设备定期试验和轮换规定进行工作。每周对主、备用低压气机切换一次，对低压气罐排污一次。每半年检查一次，及时更换不合格的压力气系统安全阀。每年年审检查一次，一般安排在年底进行。对备用机组，一般停机一个月就要安排轮换运行，确保机组完好和均匀启动。

4 结束语

自来水厂机泵设备是自来水生产过程中不可或缺的重要设备，实现机泵设备的节能降耗以及做好安全管理工作至关重要。确保整个机泵设备能够正常进行，节约自来水厂能耗，促进城市供水设备的安全运行，为人民群众的正常用水需求提供保障。