水泵葉輪脫落原因分析及改進措施

摘 要：我單位一臺水泵在汛期排漬過程中，發(fā)現(xiàn)葉輪脫落，無法正常工作。通過查找原因，研究分析后，積極探求新的解決方式，設計出一種葉輪防脫落裝置，最終圓滿解決問題，機組運作正常。

關鍵詞：泵軸；葉輪；地腳螺栓；螺母

1 概述

我單位一臺水泵機組在正常運轉(zhuǎn)過程中突然發(fā)出一聲悶響，電流表上顯示電流從40A突降到0左右，立即停機檢查。通過打開檢修孔，發(fā)現(xiàn)泵軸尾端上固定的葉輪已經(jīng)脫落。通過水泵抽芯，拆除機組水泵，檢查發(fā)現(xiàn)水泵軸尾端螺紋、鍵槽有損傷，固定螺母螺紋也有損傷，葉輪固定螺母無法旋入不能固定葉輪，葉輪自由脫落后有撞擊的痕跡。返廠對泵軸尾端螺紋、鍵槽進行堆焊，并按原來圖紙尺寸進行加工恢復，生產(chǎn)新的葉輪螺母、鍵等零配件。在葉輪緊固問題上，通過多個方案的論證，設計出一種防脫落裝置，經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試后，運轉(zhuǎn)正常。

2 葉輪脫落原因分析

2.1 設計工藝不合理

葉輪與水泵泵軸聯(lián)接方式，多數(shù)通過多個螺桿與水泵軸尾端的法蘭連接，類似于水泵軸與電機軸的聯(lián)軸器，承受的徑向力大，水泵較難脫落。而該葉輪的設計工藝，是將水泵軸尾端插入葉輪內(nèi)徑進行緊配合后，通過兩個葉輪螺母反向旋入泵軸，對葉輪進行緊固，此外無其他防脫落裝置。

2.2 現(xiàn)場安裝難度大

按照現(xiàn)場施工條件及立式軸流泵的安裝工藝，除葉輪外殼外，水泵其他部件安裝完畢后，從煙窗吊入泵軸插入葉輪內(nèi)徑，然后從泵軸上端法蘭面施以外力向下打壓，直至泵軸尾端與葉輪內(nèi)徑緊配合，再旋入葉輪固定螺母。由于泵軸未伸出葉輪，加上現(xiàn)場施工條件限制，需手動伸入葉輪內(nèi)徑旋入固定螺母，旋好后借助特制的四爪工具插入螺母四個孔中旋緊，由于沒有很好的著力點，且空間狹小，上下空間不足0.5m，達不到理想的緊固效果。

2.3 出水回流導致葉輪反轉(zhuǎn)

我單位泵站前池容量小，為保障轄區(qū)不漬水，常將前池水位拉得較低。停機時，前池水位低于出水管道，出水管道余水回流導致葉輪反轉(zhuǎn)。該葉輪固定螺母是反向旋入，即葉輪正常運轉(zhuǎn)時，螺母越轉(zhuǎn)越緊，當葉輪反轉(zhuǎn)時，螺母無防送裝置就有可能就會松動，導致葉輪脫落。

2.4 機組振動有一定影響

電機底座通過八個地腳螺栓固定在混泥墩子上，電機底座的水平、電機軸的同心等參數(shù)通過墊鐵、地腳螺栓螺母來進行調(diào)整緊固。機組經(jīng)過三十多年不同程度的拆裝、檢修，部分地腳螺栓螺紋或螺母螺紋已經(jīng)滑絲，不能起到很好的緊固作用。有時參數(shù)調(diào)整完畢，螺母看似非常緊固，但機組運轉(zhuǎn)起來，由于自身結(jié)構(gòu)以及不平衡外力作用，導致螺母松動，引起機組振動，勢必影響到葉輪的穩(wěn)定性。

另外，泵站的沉降對機組也有一定的影響。我站建在流沙地帶，以前泵站沉降厲害，雖然近幾年沉降測量數(shù)據(jù)顯示未發(fā)生變動，但以前的沉降影響到機組的垂直度，對機組振動也有一定影響。

3 改進措施

3.1 防脫落裝置

針對此次葉輪脫落的特點，我們設計出葉輪防脫落裝置，既對葉輪的固定螺母進行加鎖。它由泵軸、葉輪、葉輪螺母、鎖緊螺栓、鎖緊螺母、鎖緊墊片等組成。先在泵軸尾端中心位置焊接鎖緊螺栓，葉輪螺母旋入泵軸后，壓入鎖緊墊片，通過鎖緊螺母固定在軸上。另外，為確保更加安全可靠，在葉輪固定螺母邊預留有鍵槽，插入鍵后將鍵與鎖緊墊片進行焊接。在本裝置工作時，鎖緊螺母把葉輪螺母與軸固定好，泵無論是在正常工作時還是反轉(zhuǎn)都很好的保護了葉輪的脫落，從而保證了設備的正常運轉(zhuǎn)，減少了更換零部件的費用。

3.2 地腳螺栓處理

電機底座地腳螺栓φ35mm是通過二次灌漿，埋入混泥土約1.5m，要更換起來難度極大，且需要重新定位。通過觀測，部分螺桿頂部3-7螺紋之間經(jīng)過長期的拆裝，螺紋基本磨平，螺紋螺桿配合打滑。按照事先研究的方案，將螺桿其余部位螺紋也打磨光滑，根據(jù)螺桿大小，重新攻小一號的絲φ29mm，更換相對應的螺母，這樣螺栓螺母能得到有力配合。

4 安裝、調(diào)整參數(shù)

由于機組整體進行了拆卸，電機機組底座重新澆筑，必須重新調(diào)節(jié)機組的水平度、同心度和擺渡等三個參數(shù)達到規(guī)定范圍內(nèi)。

水平度調(diào)整，是指鏡板與與固定部件中心線垂直，這樣才能保證轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動中心線與固定中心線平行，定中心后重合。在電機軸與電機聯(lián)接的法蘭端面上，裝一根長約60cm的懸臂水平架，裝上框式水平儀（精度0.02mm/m）。在電機座水平面上按逆時針方向均分8等份并按順序編號，在盤車時每轉(zhuǎn)到一個點停下，記錄水平儀的讀數(shù)。將相對應的的兩點讀數(shù)相減，通過調(diào)節(jié)墊鐵和松緊地腳螺栓來調(diào)節(jié)最大點數(shù)位置，并觀測水平儀的水泡變動情況。通過多次反復調(diào)節(jié)，將讀數(shù)控制在最大0.02mm以內(nèi)，水平基本合格，鎖緊螺絲，并將數(shù)值記錄下來。

同心度調(diào)整，是指定子、水泵導軸承及密封座等固定部件中心在同一條直線上，一般要求垂直同心，即上述部件的中心線處于同一鉛垂線上。但現(xiàn)實中，由于站房地基不均勻沉陷，特別是上下游水位差變化，引起站身傾斜值不斷變化，所以允許固定部分中心線稍有傾斜，但要保證同心。由于是改造安裝，實際上我站只測量上下導瓦處是否同心。將上導瓦和下導瓦處，按東西南北方向分成四等分，為了方便溝通交流，我站通常分為進、出水，大、小門四個方向，應用內(nèi)徑千分尺分別測出上導瓦與下導瓦同心值。若上下瓦同心值偏差放心一致，則通過平移電機座來消除誤差。若偏差放心不一致，在保證電機軸垂直的條件下，通過對法蘭各個方位處加入不同厚度的銅片以及對螺絲的松緊進行調(diào)節(jié)，最后同平面最大差為0.7mm，上下對應不同心值為0.04mm，基本在規(guī)定范圍內(nèi)。

擺度調(diào)整，主要是指由電機軸與鏡板不垂直以及泵軸與電機軸曲折引起，運行時軸心線偏離轉(zhuǎn)動中心并繞轉(zhuǎn)動中心劃圓，該圓稱擺度圓，其直徑即為擺度值。通常我們測的是泵軸擺度值，在法蘭處，按互相垂直兩方向各架設一臺千分表測量水平八個等分點擺度值。通過畫圖法，反映出擺度值偏差，通過計算用鏟括和墊銅片的方法消除擺度。最后擺度值在0.25mm，基本在規(guī)范范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

水泵部件返廠加工后，利用非汛期進行現(xiàn)場安裝，在不重新設計更換現(xiàn)有零部件的情況下，增加該套防脫落裝置，以及對地腳螺栓進行處理，縮短了施工周期，較大地節(jié)約了成本。今年汛期以來，該臺機組運轉(zhuǎn)正常。

參考文獻

[1]GB-50275-98.壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收標準.

[2]程造奎.水力機組安裝與檢修（第三版）[J].華北水利水電.

作者簡介：余軍（1980，1-），男，籍貫：湖北省武漢市，學歷：本科，現(xiàn)職稱：工程師，研究方向：電氣自動化。