淺析上橋抽水站2號機組存在問題的成因與處理

曹 旭

一、概述

上橋抽水站位于安徽省懷遠縣境內的茨淮新河上橋樞紐，是淮北地區(qū)的一座大型抽水站，兼有排澇和灌溉的功能。建于20世紀70年代，站內安裝了6 臺2800ZLQ24-4.7 全調節(jié)立式軸流泵，配套TDL325/36-40 型同步電機，總裝機容量9600kW，設計流量120m3/s。2007年更新改造后投入運行，2014年經過第一次機組大修，現(xiàn)已投入運行6年，為保障茨淮新河灌區(qū)100 多萬畝農田灌溉和芡河及躍進溝流域1000km2農田排澇發(fā)揮了重要作用。但是運行期間發(fā)現(xiàn)，調節(jié)機構在機組重載情況下，調節(jié)大角度時振動響聲較大，經檢查存在嚴重安全隱患。

二、問題原因分析

泵站采用機械式全調節(jié)軸流泵，葉片調節(jié)通過安裝在電機頂部調節(jié)電機帶動擺線針輪，經減速器減速后帶動螺紋副絲桿轉動，由于絲桿軸向固定，因此調節(jié)螺母軸向運動，帶動調節(jié)軸、軸承箱一起向上或向下移動，與之連接的裝于電機空心軸和水泵空心軸內的調節(jié)桿隨之共同軸向運動，帶動泵葉片調節(jié)桿軸向運動。葉片調節(jié)桿的軸向運動使與葉片相聯(lián)接的轉臂旋轉，從而達到調節(jié)葉片角度的目的。運行調節(jié)角度時，向下調節(jié)，沒有響動，因為調節(jié)軸與操作架連接處帶維度，越往下調節(jié)，調節(jié)軸與操作架配合越緊；上升時響動很大，原因是操作架與調節(jié)軸螺母M100 松動，形成一定間隙，調節(jié)軸向上調節(jié)時，升力達到一定值時，使調節(jié)軸與操作架分離，造成螺母與操作架碰撞，產生振動響聲。因此，須解體處理。

三、解體處理及質量控制

經研究分析，只有對機組進行解體處理，才能從根本上解決問題。拆除階段采用先上而下、先電機后水泵、先轉動部分后固定部分的順序，安裝順序與之相反。在安裝過程中，對機組固定件高程、垂直同心、軸線垂直度（推力瓦水平）、轉動軸線擺度、中心、各部間隙等六大關鍵部位作為控制點，嚴密監(jiān)測。

1.解體處理

機組轉輪輪轂解體后，發(fā)現(xiàn)與分析判定結果一致，操作架與調節(jié)軸聯(lián)接處螺母M100 松動，間隙達到7mm；并且發(fā)現(xiàn)拐臂豎拉桿與輪轂內臂在導向槽處有摩擦痕跡，是由于在生產制造時，運行空間較小，用割刀切割導向槽處輪轂內部多余部分時殘留毛刺較多導致的。經處理后，試驗滿足規(guī)范要求。

2.安裝質量控制

（1）高程與垂直同心度測量

機組的安裝高程與垂直同心度合格是機組能夠順利安裝的先決條件。因此，機組安裝前對葉輪中心和電機基礎高程、水導與電機定子垂直同心度進行復核，在它們滿足規(guī)范要求后，再對泵軸、轉輪等部件的組合尺寸進行復核，確保符合規(guī)范要求。

（2）軸線垂直度

檢查空氣間隙，用3mm 厚的膠木尺，穿過空氣間隙，沿轉子旋轉一周，檢查有無異物；裝上上導瓦和推力瓦，每塊瓦表面涂少量凡士林；推力頭上平面及法蘭處沿圓周分8 個等分，并按順時針方向依次編號；裝上上導瓦四塊，借以控制大軸的徑向位移，按東、南、西、北四個方位，用手力扳緊即可。

軸線的垂直度是通過盤車的方法借助框式水平儀（精度為0.02mm/m）來測量調整的。調試方法：測量定、轉子高差，用其中四塊主推力瓦（裝有測溫計的瓦），根據(jù)高差調整主瓦降低或升高，然后再升四塊副瓦，使之均勻受力只要不超過水平儀一格都符合要求（軸線擺度調整后應再復查一次）。實際調整時全部控制在0.5 格之內。軸線垂直度測量結果見表1。

（3）軸線擺度

在軸線垂直度調整完成后，繼續(xù)通過盤車的方式來調整軸線擺度。在上導、下導、法蘭、水導處分別架設一塊百分表，百分表表架應有足夠的剛度并固定牢靠。百分表測桿應緊貼被測部件并與它垂直，大針調至“0”。按8 等分點逐點進行盤車后，將各點數(shù)據(jù)記錄并畫出示意圖分析。

軸線擺度調整采用刮削絕緣墊的方法，按照絕緣墊應刮削的最大點的方向做一中心線，按照中心線劃分為4～8 個等分刮削區(qū)，再按照比例確定每一刮削區(qū)應該刮削的厚度。絕緣墊刮削后，重新盤車檢查軸線擺度，直至上、下導及法蘭處相對擺度不超過0.03mm/m；水導處擺度調整時，對電機和水泵聯(lián)軸器面進行削磨或墊片處理，直至絕對擺度不超過0.3mm。軸線擺度測量結果見表2。

表1 軸線垂直度測量記錄表（單位：mm/m）

表2 軸線擺度測量記錄表（單位：0.01mm）

表3 定、轉子磁極中心測量記錄表（單位：mm）

（4）磁場中心

機組軸線的擺度調整合格后，再盤車檢查推力瓦水平，結束后即可測定磁場中心。由于轉子磁場低于定子磁場時，轉子會受到一個向上的軸向磁拉力，從而減輕推力瓦的載荷，所以，定子鐵芯平均中心線高于轉子磁極平均中心線，其高出值小于定子鐵芯有效長度的0.5%。由于抽水站定子鐵芯有效長度平均值為361mm，所以高出值小于1.8mm 即可。定、轉子磁極中心測量成果見表3。

（5）空氣間隙

電動機的空氣間隙如果不均勻就會產生磁拉力的不平衡，從而增大導軸承荷載，增大機械損耗，并可能引起機組強烈振動，影響機組的安全運行。所以電動機的空氣間隙應均勻，當轉子位于機組中心時，定、轉子之間上、下端各間隙與該端平均間隙之差應不超過平均間隙值的±10%。

空氣間隙的測量采用竹塞尺法，即用自制的竹塞尺配合外徑千分尺進行間隙測量。測量在八個方位上進行，測量結果經過計算，有超差的要調整，直至符合規(guī)范要求?？諝忾g隙測量記錄見表4。

表4 空氣間隙測量記錄表（單位：mm）

表5 導軸瓦間隙測量記錄表（單位：0.01mm）

表6 葉片間隙測量記錄表（單位:mm）

（6）導軸瓦間隙

導軸瓦可以固定機組轉動軸線中心的擺度范圍，保證機組的安全運行；同時可以使機組軸線在運行時處于自由狀態(tài)，保證鏡板與推力瓦受力均勻。在導軸瓦安裝時，上導軸瓦單邊間隙以及下導軸瓦雙邊間隙應符合設計要求，且下導軸瓦單邊間隙在調整時需根據(jù)軸線剩余擺度和方位來確定。導軸瓦調整順序一般是上導軸瓦→下導軸瓦→水導軸瓦。導軸瓦間隙測量見表5。

（7）葉片間隙

大修時葉片間隙的調整是通過葉輪頭保持不動，用手拉葫蘆改變泵殼位置的方法進行的。在葉片處于最大安放角時，選用楔形竹條尺和外徑千分尺配合，分別取每個葉片的進水邊、中部和出水邊三個位置進行間隙測量，葉片間隙與相應位置的平均間隙之差滿足不超過平均間隙值的±20%的要求。葉片間隙測量見表6。

四、結語

抽水站2 號機組解體處理完成后，于2019年12月6日進行了13 分鐘空載試運行，狀況良好。9日結合灌區(qū)供水，進行重載試機，運行124 小時，葉片調節(jié)靈活，運行正常。

大修過程應以質量控制為重點，并統(tǒng)籌兼顧人員組織、材料采購、進度控制等環(huán)節(jié)，才能按時按質完成機組大修工作。機組大修查明了葉片角度調節(jié)時振動響聲較大的原因并予以解決，同時對其他部件進行了檢修、維護，保證了機組的運行安全■