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影响卧式双吸式离心泵安全运行的原因与应对措施
摘要:简要分析了影响卧式双吸式离心泵安全运行的原因,从卧 式双吸式离心泵的选型及装置设计,卧式双吸式离心泵的安装施 工,卧式双吸式离心泵的检维修及运行管理等方面提出了应对措 施。 关键词:卧式双吸式离心泵;安全运行

;应对措施 景电工程是一个为解决景泰、古浪、民勤、左旗四县(旗)工农 业生产用水及人畜饮水的高扬程、高耗能、多梯级、大流量的大ⅱ 型水利电力提灌工程,有泵站 43 座,总装机 25.97 万 kw/h。安装 有 1200s56(32) 、32sh-9、24sh-9、24sh-19、14sh-19、12sh-13 等等大型卧式双吸离心泵 294 台套,这些水泵的安全运行,水泵的 安全平稳运行,直接影响着泵站的能源单耗、干渠利用率和工程的 综合效益。卧式双吸式离心泵的安全运行是有前提条件的,影响其 安全运行的原因是多方面的,无论是单一原因的作用,还是多种原 因的共同作用,都会对卧式双吸式离心泵的安全运行构成威胁,甚 至导致事故的发生, 因此, 从卧式双吸式离心泵的选型及装置设计, 卧式双吸式离心泵的安装施工,卧式双吸式离心泵的检维修及运行 管理等方面着手研究分析影响卧式双吸式离心泵安全运行的原因 及应对措施,对提高泵站乃至灌区安全运行管理水平,具有非常重 要的现实意义。 1 卧式双吸式离心泵安全运行的主要特征

1.1 泵运转平稳,流道内无明显的水击、汽蚀引起的噪音。振动和 噪音在国家标准允许值内。 1.2 叶轮、泵体密封环、轴套等转子部件运转平稳,无摩擦卡阻、 窜轴现象。 1.3 泵轴承支承装置运行正常,无振动、无过热现象。 1.4 填料函滴水量符合设计要求。 1.5 各紧固件联接牢固,各密封件联接良好,冷却、排空、排水等 辅助装置完好,运行正常。 2 卧式双吸式离心泵常见故障及对安全运行的影响 2.1 运行中泵体内存在啪啪的水击声、轻者泵体内声音较为微弱, 严重时泵体内发出强烈的噪音,伴随着泵体的剧烈振动,泵处于带 病运行状态。 2.2 泵转子的振动,导致轴套松动,叶轮轮毂端面磨蚀,填料函大 量漏水,连续运行到一定程度,引起泵轴疲劳断裂,造成设备事故, 逼迫停机。 2.3 泵转子发生轴向窜动,引起水泵端轴承或拖动电机轴瓦发热, 超过允许温升时,被迫停机检修。 2.4 轴承支承装置的振动和发热,致使水泵带病运行,泵站用冷却 水浇在轴承体上强制降温。 2.5 辅助装置的故障。 3 对影响卧式双吸式离心泵安全运行原因的分析 3.1 泵体内发生水击声和振动的原因, 其一是卧式双吸式离心泵运

行在空管道启动工况,由于泵运行在低扬程、大流量、低效区,泵 体内液体流态发生了改变,形成了水击,产生了强大的噪音;由于 不平衡径向动反力的作用,形成了振动,随着水泵出水管道压力的 逐步上升,流量逐步下降,水击声和振动逐步降低,直至达到额定 工况而逐步消失或降为最小值;其二是在额定工况下运行,由于进 水池水位越过最低水位而产生了汽蚀,形成水击和振动,随着前池 水位的升高而消失;其三是由于泵体叶轮流道型线不符合设计要 求,导致发生了局部汽蚀而形成水击声和振动;其四是停泵后水泵 倒转运行在水轮机工况,由于流态的变化引起的强烈水击和振动。 3.2 转子振动的主要原因有两方面: 一方面是转子过流部件由于不 对称磨蚀而形成不平衡力矩,引起振动;另一方面是叶轮流道的不 对称或局部堵塞, 形成不平衡反力, 引起强烈振动。发生这种情况, 要倒转水泵排除堵塞在叶轮进水流道中的杂物,或揭盖检修。 3.3 转子的轴向窜动, 主要是作用在叶轮两侧盖板上的不平衡压力 所致,通过调整叶轮位置,使叶轮两侧口环处泄漏量趋于一致,作 用在叶轮两侧盖板上的力趋于相等。 3.4 引起轴承装置振动和发热的原因是多方面, 除去由于油位过低 和轴承自身问题等,主要原因有,泵和电动机安装同轴度超差;水 泵转子的窜轴力超过轴承的额定动负荷;转子振动的作用等。 4 应对措施 4.1 卧式双吸式离心泵选型方面, 在初步确定了提水装置的设计扬 程和设计流量后,选择双吸式离心泵时应综合考虑以下因素:

4.1.1 水泵的额定扬程和额定流量、轴功率、允许汽蚀余量、效率 等技术参数应与装置设计要求相对应或接近,在最低水位和最高水 位之间,水泵运行在高效区,避免运行在低效大流量区,防止泵体 内液体流态发生改变,形成水击,产生不平衡径向动反力,引起水 泵振动。 4.1.2 应严格要求材料和加工精度,保证泵体、泵盖、叶轮口环等 有精确的水力型线和低的表面粗糙度,材料具有良好的抗汽蚀耐磨 性能,避免由于水力型线和表面粗糙度原因形成局部汽蚀源而诱发 汽蚀,形成噪音和振动,影响泵运行的平衡性。 4.1.3 验算水泵转子的不平衡重量,控制在设计值以内。 4.1.4 考虑黄河含泥沙水质对安全运行的影响。 4.2 泵装置设计方面,按照 gb/t50265—97《泵站设计规范》中相 关条款进行泵装置设计布置,同时应考虑与卧式双吸式离心泵安全 运行有关的项目内容: 4.2.1 装机高程:装机高程以泵站最低水位计,并留有一定余量, 装机高程与卧式双吸式离心泵吸水高度或倒灌高度有关,景电工程 泵站大多数采用倒灌式布置,对于倒灌式泵站,倒灌高度 hg 计算 如下 hg=[npsh]-pc/ρg+hc+pv/ρg 式中[npsh]:允许汽蚀余量; pc/ρg:当地大气压力水头; pv/ρg:汽化压力水头;

hc:吸入装置水力损失水头; 倒灌高度偏低,将会诱发汽蚀,形成噪音和振动。 4.2.2 倒转速度,停泵时倒转速度不应超过规定转速的 1.20 倍, 超过规定转速的持续时间不应超过 2 min。 水力机械及辅助装置设计规定,事故停泵水锤压力不应高于水泵 出口压力的 1.30~1.50 倍,为防止发生直接水锤或间接水锤升压 过高,水泵出口应设置缓闭阀门,缓闭时间应大于发生直接水锤或 间接水锤升压过高的发生时间,即: 阀门关闭历时 ts>2l/α 其中:l 为阀后管道长度; α为水锤波传播速度 但关阀历时也不能过长,倒流时间也不能过大,否则,由于倒流 时水泵运行在水轮机工况,长时间,大流量的倒流造成的强烈水击 会损坏泵零部件,缩短泵的使用寿命。 4.3 安装施工方面, 按照水机安装布置图中装机高程和泵纵横向轴 线将水泵就位后,水泵的安装工作主要是纵横向水平度校验和地脚 螺栓的埋没,水泵与拖动主电动机的同轴度校验,水泵的安装精度 应执行 sl317—2004《泵站安装及验收规范》的相关条款。以上是 保障卧式双吸式泵心安装精度确保安全运行的技术条款,比如泵和 电动机的同轴度误差,用联轴器的径向位移误差和端面间隙误差来 控制,如果超差,就意味着水泵转子和电动机转子不同轴,存在偏 心或倾斜,运行时将导致转子振动和轴承发热,无法安全运行。

4.4 双吸式离心泵检维修。 4.4.1 检验过流零部件的水力型线和加工精度是一个重要内容, 尤 其是叶轮的流道应对称,水力型线应符合流线要求,表面粗糙度应 低。 4.4.2 转子组装后应校正不平衡重量, 消除运行时的不平衡力矩和 振动力。 4.4.3 调整叶轮两侧口环间隙及配合长度,使其保持一致,使作用 在叶轮两侧盖板的压差接近于零,消除窜轴力。 4.5 运行管理方面,在严格遵守运行管理规程的同时,应做好以下 几方面的工作: 4.5.1 保持前池运行水位处于最低水位以上。 4.5.2 注意观测浑水期泥沙含量的变化,在允许值内运行。 4.5.2 验算合理的拦污栅格栅间距, 使流入前池杂物不能卡阻叶轮 流道为宜。 4.5.3 定期检查泵的噪音振动有无明显变化, 轴承振动和温度有无 明显变化,做好运行记录。 参考文献 [1]gb/t50265—97.泵站设计规范[s]. [2]关醒凡.现代泵理论与设计[m].北京:中国宇航出版社,2011. [3]栾鸿儒.水泵及水泵站[m].北京:中国水利水电出版社,2007. [4]sl317-2004.泵站安装及验收规范[s].北京:中国水利水电出 版社,2005


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