大中型排水泵站安全运行与维护管理教材.ppt

顺德区大中型排水泵站 安全运行与维护管理 朱敬衡,轴流,主 要 内 容,一、顺德区泵站的特点 二、顺德区水泵设备分类 三、保证泵站安全运行的必备条件 四、保证泵站设备安全运行的重点 五、泵站设备的运行管理 六、泵站设备日常维护和管理 七、泵站设备的维修 八、顺德区目前泵站相关问题探讨,一、顺德区泵站的特点,1、顺德区地处珠江三角洲，地面高程与外江水位高程相差不大，一般在2米4米之间，汛期最大一般不超过6米，所以泵站的扬程都不高，都是选用不同型式的轴流泵。 2、本地区土地利用率很高，完全没有湖泊、水库等调蓄的地方，所以泵站布局比较密集。 3、由于区域经济比较发达，又是年降雨量和台风登陆比较多的地区，所以经济发展对泵站的依赖性比较大，要保证在最短的时间排除积水。 4、泵站机组形式较多，有电机分体式立式双向轴流机组、电机整体式立式轴流机组、30斜式轴流机组、45斜式轴流机组、卧式轴流机组、单（双）向竖井贯流泵、井筒式潜水泵、贯流式潜水泵等形式，是国内泵站机型最多的地区。 5、泵站自动化程度比较高，所配备的运行管理人员比较少。 6、由于泵站比较密集，各泵站的受益区面积不大，所以全年总开机时间都比较少。,二、顺德区水泵机组分类：1、分体式立式机组,1）一般是比较大的机组，应用范围最广，适用于设计扬程为5m及以上的泵站。 2）水泵设备在出厂时，均为零、部件运到工地现场，在现场进行组装、调整，安装工艺比较复杂，精度要求比较高。 3）比较大的分体式水泵一般配用分体式电机，电机分成为几个大件运到工地现场，在现场进行组装，并与水泵一起安装调整。 4）分体式和整体式电机与水泵的连接方式，分别有刚性和弹型两种： 刚性连接-用于分体式电机。推力轴承安装在电机内，由电机定子承受电机的转子、水泵转动部分的重量和水推力。推力轴承一般为巴氏合金或弹性金属塑料轴瓦。 弹性连接-用于整体式电机。推力轴承安装在水泵轴承箱内，由推力轴承箱承受水泵转动部分的重量和水推力。推力轴承采用滚动轴承，也有的用巴氏合金滑动轴承。 如果推力轴承是滚动轴承，由于滚动轴承自身有一定的自调心作用，安装时只要调整与电机与水泵联轴器的同轴度和水泵自身的同轴度就可以了。 5）推力轴承无论是滑动还是滚动，都采用稀油浴油式润滑，压力供水冷却。 6）水导轴承一般均为水润滑的滑动轴承，轴瓦一般采用橡胶、聚氨酯或赛龙材料，靠泵体内的水流自然冷却。 7）叶片分为半调节和全调节两种，全调节方式为运行时可以调节顺德地区均为半调节叶片。,全调节立式轴流泵站-分体式电机,电机上油缸,叶片角度调节机构,电机集电环护罩,电机上机架,电机定子,油位指示器,刚性联轴器,电机下油缸,水泵填料函,电机轴,水泵轴,60出水弯管,30出水弯管,立式轴流泵站水泵部分,电机下油缸冷却水管,二、顺德区水泵机组分类：2、整体式立式机组,1)一般是比较小的机组，口径在1.2米及以下，适用于设计扬程为5m及以上的泵站。 2)水泵在出厂时，主要部件除推力轴承箱外，其余部件均已经组装成一个整体；电机也组装成一个整体。 3)电机安装在推力轴承箱支座上，电机轴与水泵轴之间为弹性连接。 4)水泵的推力轴承箱承受水泵转动部分和水推力，配用的推力轴承有两种： 巴氏合金安装时需要调整与水泵轴的垂直度和同轴度； 滚动轴承由于滚动轴承自身有一定的自调心作用，安装时只要调整与电机与水泵联轴器的同轴度就可以了。 5)推力轴承无论是滑动还是滚动，都采用稀油浴油式润滑，压力供水冷却。 6)水导轴承为水润滑的滑动轴承，轴瓦一般采用橡胶、聚氨酯、赛龙或石墨材料，靠泵体内的水流自然冷却。 7)叶片都是半调节。,整体立式异步电机,弹性联轴器,半调节立式轴流泵站-整体式电机,水泵推力轴承箱,二、顺德区水泵机组分类：3、斜式轴流机组,1）水泵和电机轴线的倾斜角度，介于立式和卧式之间，目前新建站机组倾斜度为30的比较多。 2）水泵口径一般在1.6m及以上。 3）适用于设计扬程为5m及以下的泵站。 4）水泵均为分体式出厂，现场组装；电机均为整体式安装。 5）电机轴与水泵轴的连接方式，均为弹性连接。 6）推力轴承采用滚动轴承，稀油浴油式润滑，压力供水冷却。 7）水导轴承一般为油润滑的滑动轴承，轴瓦材料一般为巴氏合金和弹性金属塑料，润滑方式早期采用干油，现在一般采用稀油，靠泵体内的水流自然冷却。 8）叶轮一般为半调节方式，也有全调节方式，但都是停机调节。,整体斜式30同步电动机,膜片式弹性联轴器,推力轴承箱,半调节斜式30轴流泵站,中间轴,填料函,斜式轴流式水泵的基本结构,推力轴承箱,水导轴承,叶轮部件,水导轴承座,泵轴,出水弯管,出水直管,叶轮室,导叶体,二、顺德区水泵机组分类：4、卧式轴流机组,1）水泵口径一般在1.6m及以上。 2）适用于设计扬程为5m及以下的泵站。 3）水泵为分体式出厂，现场组装。 4）电机均为整体式安装。 5）电机轴与水泵轴的连接方式，一般为弹性连接。 6）推力轴承采用滚动轴承，稀油浴油式润滑，压力供水冷却。 7）水导轴承一般为油润滑的滑动轴承，轴瓦材料一般为巴氏合金和弹性金属塑料，润滑方式早期采用干油润滑，现在一般采用稀油润滑，靠泵体内的水流自然冷却。 8）叶轮一般为半调节方式，也有全调节方式，但都是停机调节。,整体式卧式同步电动机,叶轮室,导叶体,弹性联轴器,进水底座,推力轴承箱,半调节卧式轴流泵站,填料函,电机轴承,电机轴承,半调节卧式轴流泵站内部情况,叶轮部件,水导轴承,推力轴承箱,导叶体,进水锥管,出水弯管,二、顺德区水泵机组分类：5、单（双）向竖井贯流机组,1）水泵口径一般在1.4m及以上。 2）适用于设计扬程为5m及以下的泵站。 3）水泵为分体式出厂，现场组装；电机均为整体式安装。 4）安装现场为减小电机的体积，其转速一般高于水泵，水泵轴与电机轴之间安装有一台减速机。 5）电机轴与减速机轴之间及减速机轴与水泵轴之间的连接方式，均为弹性连接。 6）推力轴承采用滚动轴承，稀油浴油式润滑，压力供水冷却。 7）水导轴承一般为油润滑的滑动轴承，轴瓦材料一般为巴氏合金，也可采用弹性金属塑料，润滑一般采用稀油，靠泵体内的水流自然冷却。 8）单（双）向水泵的差别主要是叶轮的模型不同，且双向水泵的进、出口各有一个导叶体，其设计效率一般以排水工况为主，兼顾引水。 9）叶轮一般为半调节方式。,半调节单向贯流式轴流泵站,整体卧式同步电动机,减速机,推力轴承箱,联轴器,联轴器,水泵填料函,二、顺德区水泵机组分类：6、井筒式潜水泵,1）水泵口径一般在1.2m及以下。 2）适用于设计扬程为5m及以下的泵站。 3）水泵和电机组合为一个整体，长期潜入水中，立式安装在一个整体固定的井筒式直管上，直管上端连接一个三通管出水。 4）电机为整体密封，浸泡在稀油中，靠泵体内的水流自然冷却。 5）电机内设有绕组和轴承超温、湿度传感器、油泄漏等保护，并设有防潮加热器。 6）水泵和电机的轴承为滚动动轴承，与电机一起，靠泵体内的水流自然冷却。 7）水泵和电机可整体吊出来维修保养。 8）叶轮均为半调节方式。,电机,出水拍门,井筒盖,水泵,三通管,三通管,井筒盖,出水拍门,电机,水泵,井筒支架,二、顺德区水泵机组分类：7、贯流式潜水泵,1）本地区采用的贯流式潜水泵口径，一般都在1.4m及以下，产品最大口径可达到2.35m。 2）适用于设计扬程为5m及以下的泵站。 3）水泵和电机为一个整体同轴连接，卧式安装。 4）电机为整体密封，并长期侵泡在水中，靠泵体内的水流自然冷却。 5）贯流式潜水泵有单向和双向两种（单向型号为GOB型，双向为GSB型），可根据不同场所选择使用。 6）进出水流道顺直，流道水力损失小，效率高。 7）叶轮均为半调节方式。 8）使用方便，泵站可以设泵房，也可不设泵房。,三、保证泵站安全运行的必备条件,泵站的安全运行不是一个独立的概念，与所管理设备的技术状态、管理人员的业务素质、管理人员的责任心，甚至与管理机制都密切相关。 搞好要保证泵站的安全运行，主要应具备以下条件： 1、有系统的管理机构和符合当地实际情况的管理体制。 2、配备有懂机械、电气、自动化和水工等专业技术的管理人员。 3、管理人员熟悉所管理单位的设备、水文和受益区基本情况。 4、已经运行多年泵站的设备，技术状况符合相关规范的要求，存在的问题已经得到解决。 5、接收的新建泵站，已经通过机组启动验收和相关工程的单位工程验收。 6、配备有完整合格的安全设备和安全工具。 7、有比较完善的管理制度和岗位责任制。 8、新建泵站的资料档案已经移交，运行多年泵站历次维修的档案资料齐全。,四、保证泵站设备安全运行的重点,1、渠道进口安全栅内流道的杂物清理干净，确保进水流道不会有较大的异物进入水泵。 2、确认防洪闸和出水拍门能正常开启，出水流道畅通。 3、保证电机和水泵的各种轴承处于良好的润滑状态和冷却效果。 4、保持设备在设计的运行工况下运行，保证叶片的淹没深度。如在特殊情况下必须超设计工况进行短时间的运行时，必须严密监视机组的电流、功率和温度，水泵的震动和声响，监视建筑物及进出水渠系的安全。 5、机组的继电保护整定值在正常范围，并始终保持良好的工作状态。 6、220V直流保护电源始终保持正常的输出电压，自动充电装置处于正常的工作状态。 7、高压电气设备： 1）按照规范的要求定期做好高压电机和高压设备相关的检查和试验； 2）高压设备裸露部分严禁有异物； 3）检查和维修高压设备前，必须将该部分可靠接地（人身安全）。 8、计算机监控系统工作正常。,五、泵站设备的运行管理：1、建立岗位责任制和操作运行规程,1、全员的岗位责任制从站长、班组长到每一个管理人员，实行全员的岗位责任制。 2、运行管理制度按照运行人员分工和职责，制定出：运行值班制度、值班巡查制度、交接班制度、开停机工作票制度、安全工作制度、技术培训制度、事故处理和责任追究制度等。 3、操作运行规程按照泵站设备的实际情况，编制操作运行规程。主要包括：机组开机前的准备工作、主机组操作、站用变压器操作、辅助设备操作、开机前检查和运行技术数据记录等内容。 4、设备管理制度按照泵站设备和管理人员的实际情况，编制设备管理的方式，制定出设备管理制度、设备检查评级制度等。 5、设备维修制度按照泵站设备的实际情况，编制设备常规维修制度，明确设备管理的职责范围和常规维修的周期，中修和大修的职责范围和标准。 6、水工建筑管理制度含水工建筑管理制度、水工建筑监测制度等。,五、泵站设备的的运行管理：2、设备的运行管理,1、开机前的主要检查和准备工作： 1）开机前应对主电机的绝缘进行检查，特别是很久不开机或气候比较潮湿的时候，要确认主电机的绝缘符合规范的要求。 2）检查直流220V操作和保护电源电压应正常，蓄电池和充电设备应处于正常状态。 3）检查自动化监控系统应正常，各开机条件满足机组启动的要求。 4）确认防洪闸门已经打开，并检查出水拍门没有异常。 5）主电机、推力轴承箱、减速机等油箱的油位应符合设计的要求。 6）试运行供水泵，供水的压力应符合要求。由自来水供水的泵站，应检查其供水量和压力应符合技术供水的要求。 7）进水前池水位满足水泵叶轮的淹没深度，站前站后的水位满足水泵的允许运行工况。 8）确认进水前池和防洪闸前面没有人身和设备的安全隐患。,五、泵站设备的的运行管理：2、设备的运行管理,2、开机运行时应注意的重点： 1）多台机组开机时，应注意对称开机，不要按机组的顺序开，这样进水渠道来水均匀，进水的流态比较好，有利于提高机组的效益。同时在运行和停机时，机组运行的震动和停机时拍门对建筑物的冲击都对称，对水工建筑有利。 2）机组启动过程中，应同时观察机组过程中的启动电流和时间、同步电机的投励情况、水泵和电机的声响和振动情况，发现问题及时停机。 3）机组运行时，注意观察电机运行的电流、电压、功率和励磁设备的电流及电压应在正常的范围，水泵应无异常的声响和振动。 4）运行期间注意观查高、低压开关柜一次接线端子有无变色、发热现象。 5）经常检查供水泵的压力是否在正常范围，如发现出水支管有温度，则说明主机冷却器或支管有堵塞现象，如一时无法排除时，应停机处理。 6）观察进水前池的水位是否满足设计的运行工况，并注意清污机和安全栅前后的水头差。 7）巡视进水前池和防洪闸前是否存在人身和设备的安全隐患。 8）配有自动化装置的泵站，建议还应填写一份人工运行日志，不超过2h记录一次机组的运行数据，且交接班时交、接人员都应运行日志上签字，以便在设备发现有问题时确认其责任界限。,五、泵站设备的的运行管理：2、设备的运行管理,3、停机时应注意的事项： 1）主机停机以后，及时退出高压出线柜的真空开关小车，并操作接地刀闸到接地位置。 2）停止供水泵、清污机等辅助设备的运行，关闭各机组供水支管的手动闸阀。 3）断开励磁装置和各辅机的电源开关。 4）确认防洪闸门和出水拍门已关闭，确认机组没有出现长时间的反转现象。 5）如所有运行的主机全部停机后，除保持站用变压器运行外，应退出其它所有的高压出线柜的真空开关小车，并操作接地刀闸到接地位置。 6）挂号相关的警示牌，做好其它必要的安全措施。 7）做好人工运行记录，记录停机情况和需要交代的事项，并在记录中签名。,六、泵站设备日常维护和管理,1、对设备在运行中发现的问题，停机后应及时处理，尽早恢复设备的完好状态，保证设备的完好率和安全生产，达到延长设备使用寿命、顺利完成排灌任务的目的。 2、油润滑的水导轴承，应避免机组停机后，外江和内河涌形成的水位差而带动水泵低速旋转，因为滑动轴承低速运转不易建立和形成油膜，容易损坏轴瓦和轴颈。 3、稀油润滑的水导轴承，在较长时间不运行时，应将水导轴承中的润滑油放出来检查，看是否有水分和有无杂物。 4、对重要、不通用和且容易损坏的零部件，随时备有充足的备件，以备急需。 5、随时保持设备的完整、整洁，保持设备无锈蚀、无污物、无破损、油漆完整，尽量提高设备的完好率，并保持泵站内外的环境的整齐清洁。 6、定时检查消防设备，使消防设备经常处于待用状态。 7、每年汛后对建筑物进行沉降观测，并比较前一年的沉降量。特别是对立式机组，对泵房基础不均匀沉降非常敏感。根据不均匀沉降量，可推算出机组水平和同心的偏差量，以确定机组的水平和轴线是否需要进行调整。,七、泵站设备的维修：1、机电设备维修的分类,1、常规维修： 有计划对设备的检查和检修工作，通过检查设备的技术状况，消除和防止机组在运行过程中可能发生故障。常规维修的周期，可根据机组运行时间的长短确定。 本人认为，单机运行时间在500小时及以上的泵站，每年都应进行常规维修；单机运行时间在500小时以下的泵站，可每23年进行一次常规维修。常规维修和细致完善的日常维护管理，可及时发现设备出现的问题，避免故障发展，延长设备的运行寿命，并缩短设备大修的周期。 2、机组中修和大修： 对于大型机组，凡需要将电机的大件解体，水泵解体后将轴吊出的检修，即可称为大修。介于常规维修和大修之间规模的维修可叫中修。 1）计划性的中修或大修水泵：日历时间310年，累计运行小时数3000 10000小时；分体式电机：日历时间时间3 10年，累计运行小时数3000 10000小时；整体式电机：日历时间5 10年，运行小时数5000 10000小时；或机组运行中出现明显异常和进行性变化（带病运行），且超出常规维修范围。 2）故障性的中修或大修在设备出现较大的事故并引起机组的主要部件损坏时进行。 机组的维修工作可由专门的安装检修专业队伍完成。有条件的泵站，可由本单位的运行和检修人员互相协作进行检修。,七、泵站设备的维修：2、常规维修的主要项目,七、泵站设备的维修：3、机组中修的主要项目,七、泵站设备的维修：4、机组大修的主要项目,七、泵站设备的维修：5、电气设备维修的主要项目,八、顺德区目前泵站相关问题探讨,1、部分泵站进水渠系不能满足机组的设计流量。规范对进水渠的流速没有明确的规定，但内地泵站渠系设计流速一般在0.250.4m/s之间，顺德部分泵站渠系实际流速可能超过1m/s。这样就造成了水流损失的增加，降低泵站的效率。 2、机组的型式比较多，且相同型式的机组有不同厂家的产品，相同型式、同一厂家的产品又是不同的设计人员设计，这样就给管理和备品备件带来了一定的难度。 3、泵站设备的维修还没有形成完整和规范的机制和模式。 4、已检修泵站发现叶轮汽蚀比较严重。比如三洪奇泵站，叶轮、叶轮室和导叶体其实都比较严重（见以下图片）。 造成汽蚀的原因主要有以下三点： 1）叶轮设计的淹没深度不够； 2）进水池长期低水位运行，水泵进水不良； 3）排区水质腐蚀性比较强。,三洪奇1#叶轮汽蚀情况,汽蚀麻面,汽蚀孔,边沿汽蚀缺口,大量的汽蚀麻面,三洪奇2#叶轮汽蚀情况,汽蚀麻面,轮毂汽蚀,边沿汽蚀缺口,大量的汽蚀麻面,三洪奇2#叶轮室汽蚀情况,哈呋圈范围内大部分全部都有不同程度的汽蚀麻面,三洪奇导叶体汽蚀情况,汽蚀麻面,汽蚀缺口,水流方向,水导轴承,八、顺德区目前泵站相关问题探讨,经核实，三洪奇水泵叶轮直径为1.54m（口径为1.6m），叶轮中心线设计高程为-0.6m，设计最低运行水位为0.6m，实际计算叶轮淹没深度为1.2m，且设计最低运行水位为前池水位，从前池到叶轮需要经过清污机和进水流道，还应有不低于0.2m的水位差，实际叶轮淹没深度不超过1.0m。实际该站长期运行的前池水位为0.30.6m，则叶轮中心线的淹没深度更低，最低时连叶片都没有全部淹没。 按照相关的技术要求，不同型式水泵叶轮，有不同的淹没深度。具体参考数据如下： 1）进水喇叭管垂直布置时，大于（1.01.25）D； 2）进水喇叭管倾斜布置时，大于（1.51.8）D； 3）进水喇叭管水平布置时，大于（1.82.0）D。 参考以上要求，三洪奇泵站叶轮和导叶体汽蚀严重的主要原因，在于叶轮的淹没深度不够，其叶轮中心线的淹没深度应不低于2.8m。 又例：顺德区一个斜式泵站的叶轮直径为1.74m，叶轮设计安装高程为-2.05m，设计最低运行水位为0.2m，实际叶轮淹没深度为2.25m，且设计最低运行水位为前池水位，依然设前池到叶轮的水位差为0.2m，实际叶轮淹没深度只有2.05m。按照以上要求，其叶轮的应不低于3.1m，同样不满足要求。 我个人理解为：要使叶轮和导叶体不汽蚀，叶轮处运行时的进水水流，必须处于正压力状态（在大气压力的作用下）。否则就会造成汽蚀。,八、顺德区目前泵站相关问题探讨,5、关于滑动轴瓦选用材料的问题： 1）巴氏合金瓦：在机械行业使用比较早的一种轴承瓦材料，广泛使用在旋转机械的径向和轴向轴承瓦上，是一种比较成熟的技术,这种轴承瓦的最大承载力为4Mpa。 2）弹性金属塑料瓦：这是八十年代从国外引进的一种新技术，其承载能力大于巴氏合金瓦，最大承载力可达到811Mpa。此外，它的优点还有： a.在安装时不需要再研刮； b.磨擦系数很小，根据本人的经历估计，大约最多为巴氏合金瓦摩擦系数的1/3左右； c.由于这种瓦的表面具有一定的弹性，可以使瓦面的受力更加均衡，相当于加大了轴瓦与轴颈之间的接触面积。 个人认为，采用弹性金属塑料瓦的性能优于巴氏合金瓦。 3）横江头泵站第一次使用弹性金属塑料瓦失败的原因： a.塑料瓦面的材料问题（见以下图片）； b.下瓦面中间没有油槽； c.间隙偏小原（设计为0.210.35mm，后厂家主动改为0.7mm）。,横江头泵站首次进场的塑料瓦,颜色为暗黑色，且表面不光滑,当时与轴磨合时涂的红油墨,横江头泵站最后使用的塑料瓦,表面颜色与之前完全不同，且用手摸其表面滑润,增加了2道进油槽,横江头泵站首次进场塑料瓦运行2小时后的情况,润滑油（1#黄油全部变成黑浆糊,横江头泵站4#水泵轴颈运行2小时后的情况,轴颈已经明显变色,八、顺德区目前泵站相关问题探讨,6、关于竖井贯流泵效率问题： 在顺德地区新建的各种水泵的泵型，无论是立式泵、斜式泵还是卧式泵，实测的效率基本都能接近和满足规范的要求。竖井贯流泵这种流道形式，基本属于卧式轴流泵，其进出水流道比较其它泵型的转弯角度都要小，理论上应该效率比较高，但实测的效率普遍低于以上泵型（见以下部分泵站在设计扬程下的效率和能源单耗统计表），个人分析其原因，主要在两个方面： 1）水泵工作轮设计的位置不对（见以下图片）。因为无论是离心泵、混流泵还是轴流泵，都应该尽量减少进水流道段的长度和阻力，尽可能把不可避免的流道损失放在水泵的出水段。因为同样的流道损失放在进水段和放在出水段，对水泵效率的影响是完全不同的。从下图可以看出，水泵的工作轮放在了“Y”形流道之后，靠近出水口，而进水流道比较其它机型要多经过两个“Y”形流道，因而增加了水泵进水端的水流损失。 2）从以下图片中可以看出，从“Y”形流道只经过了一个锥形管就直接进入工作轮，可以想象到进入工作轮的水流紊乱，这样也直接影响到水泵的效率。如果“Y”形流道在工作轮后面，对水泵的效率将会减少很多。,部分泵站设计扬程下的效率和能源单耗统计表（规范要求能源单耗不大于5kw/kt.m）,竖井贯流泵外形,埋在混凝土内有一段进口“Y”形流道,叶轮进口段“Y”形流道,工作轮,排水工况导叶体,进口锥形管（双向泵这里即为引水工况的导叶体,电动机和减速机安装位置,双向竖井贯流泵内部结构,引水工况导叶体,排水工况导叶体,工作轮,水导轴承,排水工况水流方向,以上观点仅供参考 不对之处，敬请批评指正 谢谢大家,