王志強(qiáng)，王建雄，焦維亮，付張雨

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 涼山 615704）

1 概述

某電站樞紐建筑物主要由左右岸擋水壩、中孔壩段和溢流壩段、消力池、右岸引水系統(tǒng)及地下廠房發(fā)電系統(tǒng)組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1 334 m，最大壩高168 m，壩頂長(zhǎng)度516 m。大壩滲漏集水井設(shè)置在右岸高程1 173.60 m基礎(chǔ)廊道內(nèi)，尺寸為7.5 m×4 m×8 m（長(zhǎng)×寬×高），有效容積為96 m3，用于收集大壩內(nèi)部滲水，水泵將壩體滲漏水通過排水管接入水墊塘下游段。

目前，為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，泵房?jī)?nèi)設(shè)置了兩套排水系統(tǒng)，即大壩滲漏排水主用系統(tǒng)和大壩滲漏排水備用系統(tǒng)，主用系統(tǒng)采用德國(guó)博格生產(chǎn)的凸輪泵（型號(hào)EL1000），排水系統(tǒng)主要由3臺(tái)潛水泵、出口流量計(jì)、可曲撓橡膠接頭、泵控單向閥、出口閘閥和排水管路等組成，于2019年1月投入運(yùn)行，主用系統(tǒng)設(shè)置3臺(tái)排水泵，1用2備，3臺(tái)互為備用。備用系統(tǒng)采用運(yùn)城解州華龍泵業(yè)生產(chǎn)的潛水泵（型號(hào)300QJ160-80/4），于2019年9月投入運(yùn)行，備用系統(tǒng)設(shè)置3臺(tái)排水泵，1用2備，3臺(tái)互為備用，正常運(yùn)行時(shí)為大壩滲漏主用系統(tǒng)運(yùn)行，在主用系統(tǒng)2臺(tái)或3臺(tái)泵故障后，運(yùn)行人員將主用系統(tǒng)退出，投入備用系統(tǒng)運(yùn)行。電站設(shè)計(jì)了兩路排水系統(tǒng)，一路是備用系統(tǒng)，另外一路是主要系統(tǒng)，分別將水排到壩后，由于管路較長(zhǎng)，管路中余水較多，在管路靠近集水井側(cè)設(shè)置了放空閥，在水泵停運(yùn)后，開啟排水管路的電動(dòng)閥，將管路余水排盡[1]。

2 運(yùn)行方式

按照電廠“遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場(chǎng)值守”的相關(guān)要求及壩體滲漏來水情況，結(jié)合水泵運(yùn)行特點(diǎn)，大壩滲漏排水主用系統(tǒng)、備用系統(tǒng)共計(jì)6臺(tái)水泵的運(yùn)行根據(jù)集水井水位變化設(shè)定為自動(dòng)控制，當(dāng)液位變送器傳送具體的接點(diǎn)動(dòng)作至PLC控制柜時(shí)觸發(fā)水泵運(yùn)行或停止。液位變送器為重要的水位監(jiān)測(cè)裝置，為保證其數(shù)據(jù)的可靠性，本系統(tǒng)配備了兩套獨(dú)立的液位監(jiān)測(cè)裝置，避免液位變送器信號(hào)失真引發(fā)報(bào)警信號(hào)或水淹泵房事故。其液位具體的參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 液位變送器參數(shù)設(shè)置

3 設(shè)備故障現(xiàn)象

1月31日，大壩滲漏排水主用系統(tǒng)3號(hào)泵運(yùn)行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“11LCU大壩滲漏排水主用控制柜3號(hào)泵流量正常復(fù)歸”、“11LCU大壩滲漏排水主用控制柜3號(hào)泵流量低動(dòng)作”信號(hào)，運(yùn)行遠(yuǎn)控值班人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)大壩滲漏排水主用系統(tǒng)監(jiān)測(cè)畫面中“3號(hào)變頻器運(yùn)行”點(diǎn)亮、“3號(hào)排水泵出口流量”由109 m3/h變?yōu)? m3/h，現(xiàn)場(chǎng)值守長(zhǎng)派人配合專業(yè)檢修班組檢查。

檢修維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)大壩滲漏排水主用系統(tǒng)3號(hào)泵聯(lián)軸器已損壞，水泵端聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)受損嚴(yán)重，緩沖墊出現(xiàn)了變形與損傷，水泵已停止運(yùn)行，電機(jī)仍在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)油泵連軸器部分有明顯的異音，聯(lián)軸器部分溫度比正常運(yùn)行時(shí)高，流量計(jì)顯示流量為0 m3/h。現(xiàn)場(chǎng)圖片見圖1、圖2。

圖1 聯(lián)軸器斷裂

圖2 碎裂的聯(lián)軸器部件

4 現(xiàn)場(chǎng)檢查及處理

1月31日，由運(yùn)行人員執(zhí)行完安全措施后，維護(hù)人員打開水泵，檢查發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸上轉(zhuǎn)子體中3塊轉(zhuǎn)子尖均出現(xiàn)不同程度的撕裂，從動(dòng)軸上轉(zhuǎn)子體1塊轉(zhuǎn)子尖被撕裂，現(xiàn)場(chǎng)圖片見圖3。

圖3 被撕裂的轉(zhuǎn)子尖

維護(hù)人員拆除轉(zhuǎn)子尖后檢查發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)軸已經(jīng)斷裂，現(xiàn)場(chǎng)圖片見圖4、圖5。

圖5 斷裂的軸端

由于水泵驅(qū)動(dòng)軸斷裂、4塊轉(zhuǎn)子尖撕裂及聯(lián)軸器受損，為避免降低系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，盡快恢復(fù)水泵運(yùn)行，即對(duì)水泵部件進(jìn)行了整體更換，待系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行后，再對(duì)受損水泵進(jìn)行專項(xiàng)檢查分析及處理。

水泵更換完成后，使用百分表對(duì)電機(jī)軸與水泵軸進(jìn)行水平與豎直方向上偏差校準(zhǔn)，經(jīng)檢驗(yàn)，水平方向偏差最大為0.08 mm，豎直方向最大為0.10 mm，均滿足安裝要求。水泵安裝完成后即試運(yùn)行3次（2次在現(xiàn)地手動(dòng)啟泵，1次在水泵控制室手動(dòng)啟泵），水泵出口壓力為0.58 MPa，流量為108 m3/h，具備投入運(yùn)行條件。

5 分析及結(jié)論

經(jīng)查詢監(jiān)控系統(tǒng)集水井水位變化及大壩滲漏排水主用系統(tǒng)排水泵出口流量計(jì)數(shù)據(jù)，1月30日，由于開展大壩滲漏排水備用系統(tǒng)排水泵檢查維護(hù)工作，運(yùn)行人員將水泵控制方式由備用系統(tǒng)切換至主用系統(tǒng)運(yùn)行，1月30日21：10：00主用系統(tǒng)1號(hào)排水泵運(yùn)行，1月30日22：50：10主用系統(tǒng)2號(hào)排水泵運(yùn)行，1月31日01：14：00主用系統(tǒng)3號(hào)排水泵運(yùn)行，運(yùn)行約30 min后流量急劇下滑，集水井水位逐漸開始上升，上升至1 172.00 m（主用系統(tǒng)第二啟動(dòng)水位）時(shí)，主用系統(tǒng)1號(hào)排水泵開始運(yùn)行。

經(jīng)仔細(xì)檢查斷裂的軸端，發(fā)現(xiàn)斷面裂痕三分之一為新痕跡，三分之二為舊痕跡，已出現(xiàn)銹跡，證明裂紋的形成過程緩慢，是外加力持續(xù)作用累計(jì)形成的結(jié)果。經(jīng)過對(duì)從動(dòng)軸進(jìn)行滲透探傷檢查，檢測(cè)結(jié)果顯示從動(dòng)軸完好、無裂紋、無缺陷。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)水泵受損情況、監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)及以往水泵故障統(tǒng)計(jì)信息，分析水泵運(yùn)行故障的原因[2-5]為：

（1）水泵泵軸出廠時(shí)可能存在裂紋缺陷，運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致裂紋擴(kuò)大。

（2）水泵運(yùn)行過程中隨著水泵泵腔水垢厚度的不斷增加導(dǎo)致水泵驅(qū)動(dòng)軸輸出力矩不斷變化，繼而使軸在機(jī)械密封部位由于長(zhǎng)時(shí)間受力不均導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，以上因素的作用下，在最后一次運(yùn)行過程中驅(qū)動(dòng)軸直接斷裂，由于齒輪箱運(yùn)行未受影響，下端轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行，導(dǎo)致上端轉(zhuǎn)子尖被撕裂，轉(zhuǎn)子尖緊固螺栓露出，與下端轉(zhuǎn)子尖之間產(chǎn)生卡阻，強(qiáng)迫下端轉(zhuǎn)子停止運(yùn)行，電機(jī)軸憑借慣性動(dòng)力輸入導(dǎo)致聯(lián)軸器連接部位斷裂。由于水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵出口流量降低，而電機(jī)正常運(yùn)行，故CCS發(fā)“11LCU大壩滲漏排水主用控制柜3號(hào)泵流量低動(dòng)作”信號(hào)。

6 結(jié)語

由于大壩水質(zhì)原因?qū)е滤帽们唤Y(jié)垢，水泵運(yùn)行過程中隨著水垢厚度的不斷增加使水泵驅(qū)動(dòng)軸輸出力矩不斷變化，進(jìn)而可能引發(fā)驅(qū)動(dòng)軸產(chǎn)生裂紋的情況。根據(jù)設(shè)備定期檢修計(jì)劃，目前大壩滲漏排水主用系統(tǒng)排水泵每3個(gè)月開展一次定期維護(hù)工作，工作內(nèi)容主要包括水泵轉(zhuǎn)子體及轉(zhuǎn)子尖檢查，機(jī)械密封檢查，水泵泵腔檢查與除垢處理，緊固螺栓檢查、排水泵的驅(qū)動(dòng)軸隱患排查等工作[6]。

為避免再次出現(xiàn)設(shè)備損壞事件，制定以下控制措施：

（1）每周記錄一次3臺(tái)泵的啟動(dòng)電流、出口流量及出口壓力，以便清楚掌握水泵運(yùn)行狀態(tài)。

（2）立即對(duì)1號(hào)、2號(hào)排水泵驅(qū)動(dòng)軸與從動(dòng)軸進(jìn)行全面滲透探傷檢查，及時(shí)消除安全隱患。

（3）在后續(xù)維修保養(yǎng)過程中，將加入對(duì)驅(qū)動(dòng)軸與從動(dòng)軸檢查作業(yè)內(nèi)容，以確保水泵軸完好無缺陷。

（4）運(yùn)行人員加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)備啟停規(guī)律不正常時(shí)，通知專業(yè)班組檢查設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

（5）設(shè)備操作中的注意事項(xiàng)，目前大壩滲漏主用系統(tǒng)管路較長(zhǎng)，系統(tǒng)中設(shè)置了放空閥的開啟時(shí)間6 min的流程，為使管路中的水排干凈，操作中應(yīng)確認(rèn)放空閥是否正確動(dòng)作。若管路中有余水，則會(huì)影響到啟泵時(shí)的效率，對(duì)排水泵有危害。

通過以上措施的實(shí)施，可以及時(shí)掌握凸輪泵的運(yùn)行狀態(tài)，有效地避免設(shè)備事故再次發(fā)生，提高了設(shè)備的健康水平，對(duì)大壩滲漏排水系統(tǒng)安全運(yùn)行，保障壩內(nèi)設(shè)備安全起到了重要作用。