李洪添

摘 要：以中山市火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)泵站大修工程為例，介紹立式軸流泵的關(guān)鍵易損件及主要失效形式，提出關(guān)鍵易損件的常見修復措施及保證機組耐久性的注意事項，延長機組使用壽命。本文可供泵站技術(shù)人員就機組大修施工、故障分析及修復方法等問題進行參考。

關(guān)鍵詞：洋關(guān)泵站 大修 水泵機組 耐久性分析

1.工程概況

中山市火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)泵站修建于2 0 0 5年，使用4臺型號為3000ZLQ32.5-2.2的立式軸流泵，運行十幾年，許多零件均有不同程度的老化、磨損、位移等情況。該區(qū)于2017年實施洋關(guān)泵站大修工程，旨在通過對機組進行拆卸、檢測、分析、修復等改造工作，有效排除現(xiàn)存故障。機組大修前，應編制大修施工方案并嚴格執(zhí)行，方案應包括機組拆卸、檢測、分析、修復等內(nèi)容。

2.水泵機組耐久性分析及關(guān)鍵部件修復措施

機組耐久性取決于機組可靠性，特別是關(guān)鍵部件的可靠性。有些故障對耐久性影響不大，不會造成嚴重的設備損傷，如潤滑油油質(zhì)變差、調(diào)節(jié)機構(gòu)異常、填料密封漏水量大、葉輪輪轂漏油等；有些故障則直接降低機組使用壽命，嚴重影響機組耐久性，如水泵導軸承磨損失效、水泵葉面汽蝕與間隙汽蝕破壞、電機推力軸承燒熔、電動機定子繞組絕緣老化等。因此，在耐久性分析時，應著重分析關(guān)鍵部件的可靠性，明確關(guān)鍵部件的主要失效形式，并針對性的提出對應的修復措施。 2.1 水泵導軸承失效及其修復

導軸承是水泵的關(guān)鍵部件，主要承受水泵徑向力、穩(wěn)定葉輪轉(zhuǎn)動。水泵長時間運行或在含沙量較大的水質(zhì)下運行，導軸承均會有不同程度的磨損，使導軸承與軸徑、導軸承與機架之間的間隙不斷增大，引起各方向受力不均勻，產(chǎn)生徑向位移，使機組擺度超限與振動超限，降低機組運行效率，甚至會造成葉輪碰傷折斷等嚴重機械損傷。

水泵導軸承材料一般有非金屬材料（聚氨酯、橡膠等）及金屬材料（巴氏合金）。非金屬材料結(jié)構(gòu)簡單、維護簡便、造價低，一般采用水潤滑，缺點是承載力低、摩擦學性能差，容易造成軸承老化脫落。洋關(guān)泵站正是使用這種較老式的聚氨酯導軸承。

針對本工程使用的水潤滑聚氨酯導軸承，軸承軸瓦磨損量超限是其主要失效形式。這種失效一般的修復措施有：一，更換導軸承材料及潤滑方式，使用油潤滑巴氏合金導軸承或其他抗砂耐磨復合材料，此類材料摩擦學性能優(yōu)越，穩(wěn)定性好，承載力大，基本不會出現(xiàn)材料老化現(xiàn)象。二、設置油密封裝置以及排漏水裝置，防止水體、泥沙等雜質(zhì)進入軸承，同時應做到經(jīng)常檢查排水管道，保證管道排水能力。三、保證導軸承安裝質(zhì)量，減少導軸承荷載，特別注意計算軸承徑向載荷、軸瓦摩擦系數(shù)、水質(zhì)含沙量、軸瓦抗磨損強度等參數(shù)，優(yōu)化設計導軸承結(jié)構(gòu)與選型。

2.2 水泵汽蝕危害及其修復

水泵汽蝕也叫水泵空化，是一種常見的降低水泵效能，破壞過流部件的危害現(xiàn)象。一般表現(xiàn)為在過流部件上出現(xiàn)麻點乃至洞穴狀腐蝕破壞。汽蝕常發(fā)生在葉片葉端的高速減壓區(qū)，引起流態(tài)變化，嚴重時發(fā)生葉片變形剝落、葉片間隙增大超限等現(xiàn)象，影響水泵安全運行。

按水輪機汽蝕損壞標準，汽蝕現(xiàn)象可根據(jù)汽蝕侵蝕指數(shù)K分為五個等級，K=V*10-3/FT（K-汽蝕侵蝕指數(shù)，V-汽蝕侵蝕體積，T-有效運行時間，F(xiàn)-葉片汽蝕總面積），其標準如下：Ⅰ級，K< 0.0577x10-4 m m / h；Ⅱ級，K=（0.0 5 7 7 ～ 0.115）x10-4mm/h；Ⅲ級，K =（0.115～0.577）x10-4mm/h；Ⅳ級，K =（0.577～1.150）x10-4mm/ h；Ⅴ級，K<1.150x10-4mm/h；判斷標準為：、Ⅰ、Ⅱ級為一般汽蝕，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級為嚴重汽蝕。葉片汽蝕一般分為葉面汽蝕與間隙汽蝕，對于葉面汽蝕，一般認為汽蝕面積超過葉片面積的30%，或汽蝕深度超過葉片厚度15%時，可認為此水泵葉片失效；對于間隙汽蝕，一般認為水泵安裝時的初始葉片間隙為0.001D（D為葉輪直徑），當葉片間隙增加到0.0025D或水泵效率下降5%時，可認為此水泵葉片失效。

洋關(guān)泵站大修時發(fā)現(xiàn)四臺水泵的葉片均已達到一般汽蝕等級，必須采取相應的汽蝕修復措施。汽蝕修復措施一般有一下幾種：一，焊層與補焊。焊層是利用焊槍與焊條，在可能發(fā)生汽蝕的表面形成的一個金屬表面保護層。補焊則應用于修復汽蝕發(fā)生后的位置，一般有冷焊與熱焊兩種方法，本工程則采用冷焊。冷焊前應先在被焊處鏟出“V”形焊接坡口，焊接應分層進行進行堆焊，焊接時要注意敲打，以便去除表面浮渣、消除焊接內(nèi)應力。堆焊時應注意焊接的飽滿度，焊后要進行細致打磨，使其與原有表面齊平，保證美觀。二，化學涂層。一般是使用環(huán)氧樹脂復合尼龍聚氨酯等高分子聚合物材料，在葉面形成保護薄膜，防止汽蝕。三，表面化學熱處理。此方法是利用化學熱處理對葉面進行強化處理，增加葉面硬度，提高葉面抗汽蝕能力。

2.3 水泵配套電動機定子繞組絕緣老化及其修復

電動機運行時，特別是長期在惡劣環(huán)境中使用或停放時，定子繞組會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，致使絕緣電阻快速下降，產(chǎn)生安全隱患。定子繞組絕緣老化一般是由于灰塵、油污、水滴、潮濕空氣等進入繞組，產(chǎn)生電化學反應后破壞絕緣油漆、損壞線圈而產(chǎn)生。

定子繞組絕緣老化是電動機主要失效形式之一，按照《水泵設備安裝及驗收規(guī)范（SL317）》要求，在電機運行前、運行一段時間后以及規(guī)定的大修時間內(nèi)，均應對電動機定子繞組的絕緣電阻、耐壓、空氣間隙、吸收比、極化指數(shù)等進行檢測，并以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，判斷定子繞組的干燥程度、破損情況、環(huán)境溫度與濕度、絕緣層厚度、接觸面積、接觸情況等是否符合規(guī)范要求。按照《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準（GB50150）》要求，定子繞組的各相絕緣電阻不平衡系數(shù)應小于2；環(huán)氧粉云母絕緣吸收比應小于1.6；交流耐壓試驗合格后的絕緣電阻折算值（折算至運行溫度）不低于電機額定電壓1MΩ/kv時，方可投入使用，當檢測的絕緣電阻不滿足該規(guī)范時，需對定子繞組作烘干處理，嚴重時還需返廠重新進行浸漆絕緣處理，甚至對整個繞組部件進行更換。

針對定子繞組絕緣老化現(xiàn)象，日常維護中應做好以下幾點：一，無論是日常檢查或機組大修，均應做好對定子絕緣的保護，防止線圈、絕緣油漆等被劃傷或它物碰撞。二，必要的預防性維修。停機時，應保持現(xiàn)場潔凈，避免污物進入繞組，定期清理端面繞組表面，避免漏電、局部放電現(xiàn)象；運行時，應保持干燥，監(jiān)測繞組部件溫度與振動情況，避免出現(xiàn)熱老化與機械老化。三、每次機組大修時，可對定子繞組進行非破壞性的絕緣壽命預測，計算絕緣剩余壽命。一般可通過絕緣測試獲取大量絕緣相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整理分析與計算，由特邀專家對繞組絕緣剩余壽命進行全面評估，也可根據(jù)現(xiàn)有絕緣壽命曲線，通過比較分析確定剩余壽命。電動機絕緣剩余壽命的計算可把握繞組老化程度，掌握老化狀態(tài)，及時作出修復措施，對泵站運行具有極大參考意義。

3.結(jié)束語

影響水泵機組運行質(zhì)量的因素是多方面的，包括機組設計與制造、模型試驗、安裝調(diào)試、土建工程建設質(zhì)量等。本文以中山市火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)泵站大修工程為例，根據(jù)實踐經(jīng)驗列舉了立式軸流泵機組常見的關(guān)鍵易損件及其主要失效形式與修復措施，旨在有助于基層技術(shù)人員掌握水泵檢查、觀測與維修養(yǎng)護的重點，提高泵站運行管理水平。

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