大型斜30°軸流泵機組結構與安裝方法探討

李世掌

1 概述

龍華港泵閘外移工程位于上海市徐匯區龍華港入黃浦江口處,是上海市水利分片綜合治理中“淀北片”的骨干排澇工程,其主要任務是防洪擋潮、排水除澇和水資源調度;工程新建泵站一座,排水流量90 m3/s,節制閘一座,口門凈寬為12 m。斜式軸流泵由于其良好的水力性能、能較好地利用河道布置、減少河岸兩側開挖和占地、廠房高度低等優點,尤其是低揚程、大流量特點能與泵閘功能相吻合,因而成為較好的選擇。泵閘一期安裝2臺斜30°軸流泵,單機流量22.5 m3/s,設計揚程 3 m,泵轉速134 r/min,配套減速機傳動比為5.6,配套三相異步電機功率1250 kW。

2 結構

整個泵系統由進出水流道部分、水泵部分、減速機部分、電機部分和輔助設備等組成。

水泵部分由泵體部件、轉子體部件、泵軸部件、導軸承部件、泵軸密封部件、推力徑向組合軸承部件和油箱部件組成。

泵體部件:泵體部分包括進水錐管、進水套管、葉輪外殼、導葉體、彎管、出水直管、出水擴散管等零件,其結合面采用法蘭剛性連接“0”形密封圈密封;其中葉輪外殼、導葉體、彎管、出水直管均為軸向分半結構,便于安裝、檢修,其分半面采用螺栓連接、圓錐銷定位、橡膠石棉板密封。葉輪外殼采用ZG230-450母體,內襯不銹鋼;導葉體采用結構件,導葉體的法蘭以及筒體采用Q235-A優質鋼板焊接而成,導葉片采取單片鑄造,材質為ZG230-450鑄鋼,導葉片表面進行打磨加工,導葉片加工后對導葉翼進行檢測,符合要求后再對導葉定位、焊接,保證了導葉體的水力性能。其他零件均采用Q235-A結構件;在導葉體、出水直管下部均設有支撐地腳,配置調整墊鐵,便于安裝時調整高程及水平。

轉子體部件:是軸流泵機組的心臟,由轉子體、葉片、葉片壓板、下蓋、引水帽等組成。葉片為ZG0Cr13Ni4Mo不銹鋼單片整體鑄造,表面采用五坐標數控機床加工,從而保證水泵各項性能指標;轉子體為ZG270-500整體鑄造,葉片采用螺釘及壓板固定于轉子體上。

泵軸部件:水泵軸為一實心軸,材料為 35號鋼,整體鍛件,長為6950mm;在與導軸承和填料密封接觸部位,堆焊3Cr13硬質合金,以提高泵軸表面硬度及抗磨性能,并進行磨加工,表面粗糙度小于0.8μm。

導軸承部件:導軸承軸瓦材料采用巴氏合金軸承材料,高位油箱供油,稀油潤滑,并設有兩個測溫元件;軸承兩端各采用三道油封密封,里面一只油封開口向內封油,外面兩只油封開口向外封水,在最外面設有一道防泥砂密封,油封采用剖分式結構,安裝、更換方便且密封可靠。軸承體及軸瓦均為軸向分半結構,軸瓦與軸承體采用球面接觸,使軸瓦在軸承體內可以轉動具有自調功能。

泵軸密封部件:泵軸密封部件由填料盒、填料、填料環、填料壓蓋等組成。填料盒為整體鑄鐵件,填料盒、填料壓蓋須預先套裝在泵軸上;填料環為中開分半件,填料為28×28聚四氟乙烯填料,采用壓力清水潤滑,壓力水由外部專門供水的裝置供給,需水量0.8 L/s,水壓為0.10MPa。

推力、徑向組合軸承部件:組合軸承部件安裝在出水直管上部,主要承受水泵運行時的水推力、重力和徑向力。主要由:軸承體、軸承壓蓋、兩個軸套、軸承襯套、球面滾子推力軸承29360E,球面滾子推力軸承23160CC/W33等組成;推力軸承、徑向軸承均采用SKF進口軸承,采用2號鋰基脂潤滑。

輔助設備:主要有潤滑水系統、潤滑油系統及自動化監測系統。

減速機:減速機為單入單出單級傳動平行軸;飛濺潤滑,外接水冷卻;安裝角度為30°。

電機:電機為三相異步電機,工作電壓10kV,風、水復合冷卻。

3 水泵安裝

大型水泵不可能組裝出廠,只能進行某些零件的部裝和作一些必要的試驗,完整的裝配和調整工作均需在工地進行。為了保證機組良好的運行,提高使用壽命,在工地總裝時,必須嚴格保證質量。

3.1 質量控制依據

質量控制依據有:設計說明、設計圖紙、技術要求、安裝使用說明書、相關標準和規范。

3.2 安裝原則

順序原則:先兩端,后中間,再兩端;先固定部分,后轉動部分,再固定部分。基準原則:以水泵基礎坐標位置和標高為基準,結合水泵結構和土建情況定位水泵固定部分;以固定部分為基準,安裝、調整、定位轉動部分;再以轉動部分為基準安裝、調整、定位減速機,進而安裝、調整、定位電機。定位原則:先就位,后粗調,初步固定,再精調,最后澆二次混凝土。

3.3 安裝流程

基礎測量、放線→進水套管組件、出擴散管吊裝→固定部分(導葉體、彎管出水直管下部)組裝→固定部分(導葉體、彎管出水直管下部)組裝→固定部分組件吊裝就位、粗找正、底腳螺絲孔澆二次混凝土、精找正→吊裝葉輪外殼下部、解體導葉體、彎管上部并吊出→吊裝導軸承部件就位→轉動部分(泵轉、葉輪部件、密封組件、填料密封部件、推動軸承部件、聯軸器)組裝→吊裝轉動部分、粗調→吊裝葉輪外殼上部、出水直管上部、精調→吊裝彎管、導葉體上部→連接進水套管組件、出擴散管至固定部分、澆二次混凝土→齒輪箱吊裝、粗找正、底座澆二次混凝土、精找正→電機吊裝、粗找正、底座澆二次混凝土、精找正。

3.4 工序質量控制明細表

工序質量控制明細表見表1。

表1 工序質量控制明細表

4 體會

軸流泵由于其突出的特點,越來越受到不同用戶的高度關注和選用,作者深深地體會到隨著結構優化和加工技術的進步,水泵的安裝和檢修變得越來越方便,而從原理、結構和加工工藝、材質角度深入理解和掌握水泵的特性是保證安裝質量和正確維護保養、延長使用壽命的關鍵。

[1] SL 234-1999,泵站施工規范[S].

[2] SD 204-86,泵站技術規范安裝分冊[S].