一級泵站抽引的黃河水未經處理直接進入二級泵站,河源含砂量等于二級泵站進水含沙量。
當水泵運行時,泵軸中心線與淤積后的進水底面相差4.71~ 5.01m,渠底泥沙由于泵的抽吸作用,絕大部分進入水泵,并由水泵抽送上塬。水泵的運行過程實際上是一個渠道的拉沙過程,且淤積沉淀的泥沙恰恰都比重大,顆粒粗(泥沙中徑在0.12mm左右),礦物質含量高,且質地堅硬,對水泵磨蝕危害極大,經測試,H2型泵的過機含量是渠首一級泵站含沙量的2~3倍。加上水中挾帶的泥沙,H2型泵過機量含沙量平均在30~35kg/m3左右,由于H2型泵安裝的特殊地理位置,決定了它的運行條件十分惡劣。
2水泵運行中出現的問題
H2型泵是上世紀70年代沈陽水泵廠為東雷抽黃工程設計制造的專用泵。為單吸雙級式結構,總重量40t,由于當時缺少泥沙磨蝕方面的經驗借鑒,水泵設計以提高部件材質為主要抗磨蝕措施。其它參數設計仍以清水介質為對象,當遇到東雷二級泵站如此惡劣的運行條件時,水泵難免出現各種想象不到的問題。
2.1高壓側軸封裝置漏水嚴重,并造成不良后果
H2型泵軸封裝置為水環式機械密封裝置,高壓側設計五級水封旋渦輪。當水泵運行時,旋渦輪轉動,形成端部水壓,以抗御水泵內部的壓力水流。軸封裝置安裝間隙很小,軸向2mm,徑向0.5mm.
(1)啟動瞬間,軸封裝置常常冒火冒汽。H2型泵啟動瞬間,由于啟動轉矩和水力軸向不平衡,泵軸軸向竄動較大,竄動量通常在1.5~3mm,徑向跳動在0.3~0.8mm.一旦泵軸軸向竄動量大于2mm,徑向跳動超過0.5mm,水封輪和固定套必然發生摩擦,產生火花和熱量,遇水變成水蒸氣,同時伴有剌耳的摩擦聲。軸向竄動時間短時,軸封裝置磨損小仍可運行,只是止水效果不好,漏水嚴重。時間長時,軸封裝置很快磨損報廢,導致整臺泵停止運行。
(2)軸封漏水,污蝕潤滑油,軸承發熱燒瓦。軸封裝置幾乎在每次啟動過程中都可能產生硬摩擦,造成水封輪,固定套軸向,徑向間隙急劇增大。軸封性能大大下降,據統計,一套完好的軸封裝置在泥沙水中運行50~100h,就開始逐漸漏水。漏水過程由小到大,每小時10~15m 3,大時100~110 m3 /h.泥沙水經泵侵入軸承,使潤滑油嚴格稀釋污18楊凌職業技術學院學報第9卷蝕,運行期間,值班人員不得不放開軸承下部的排油管,排出沉淀在軸承下部的泥沙水。污蝕稀釋后的潤滑油潤滑性能大大下降,水泵電機軸承運行很不可靠(水泵電機同用一稀油站),嚴重發熱,軸承燒瓦事故屢屢發生。據統計,每運行一灌季,因高###封漏水將污蝕潤滑油0.5t,價值人民幣3000余元。
2.2上止推軸承運行時間短,報廢快,有時外圈突然斷裂,防不勝防
H2型泵為雙葉輪,級葉輪揚程122.5m,第二級葉輪揚程112.5m.由于其結構設計和水力性能各方面的原因,轉子部件運行時,存在軸向力。為了消除軸向不平衡力,在泵軸的非軸伸端安裝了一組止推軸承,型號為46236,圖3為水泵轉子部件圖,根據多年來的運行資料統計,水泵在泥沙水中正常運行150~200h,止推軸承就因保護架磨損而報廢。非正常運行時,機組剛一啟動,軸承外圈就突然斷裂。
2.3過流部件磨蝕嚴重
H2型泵揚程高,葉輪出口線速度達50.2m/s,運行條件十分惡劣。在含沙量30~35kg/m 3的條件下,運行200~300h,葉輪就嚴重磨蝕,葉片平均磨短3~5mm,直徑磨小3~6mm,葉片出口邊出現大面積的魚鱗坑和溝槽,密封環單間隙由原來的0.75mm增到5~7mm,沿測量槽部位的邊壁多處穿孔磨透;泵殼體高壓區平均磨損2~3mm,葉舌磨短5~7mm.尤其是連通一二級葉輪的隔板套和葉輪套,盡管采用氰化處理后的碳鋼材質,間隙也由原來安裝的0.75mm增到2.5~3mm.水泵出水量由原來的2.2m3 /s下降到1.8~2.0m3 /s,水泵不得不在運行很短時間內解體大修。
H2型水泵軸封漏水,軸承斷裂,運行不可靠,經筆者20余年的實踐觀察,其主要原因是水泵葉輪套和隔板套過速磨損。水泵軸向力急劇加大,當間隙由0.75mm增到1.5~2.5mm甚至更大時,經推算,泵軸產生的軸向力將是正常運行軸向力的2~3倍。而水泵選用的46236止推軸承在正常運行時載荷值就無多大安全系數(運行中保持架磨損就可說明這一點),當軸向力增大到正常運行的2~3倍時,軸承外圈斷裂是必然的,軸承斷裂后,泵軸處于無約束的狀況下,竄動量超過2~3mm,磨損破壞軸封裝置也是不可避免的。可見葉輪套,隔板套間隙的變化直接關系到軸承,軸封裝置的安全,關系到水泵能否正常運行,而其它過流部件的磨損和密封環間隙的變化,只決定水泵的出水量的變化和效率高低,對水泵正常運行影響不大。
