淺談向家壩電站長沙長河排水泵電機運行噪聲控制措施

狄宗向 陳正新

（中國長江電力股份有限公司向家壩電廠，四川 宜賓 644612）

1 向家壩電站滲漏排水系統設備簡述

向家壩左、右岸電站滲漏排水系統設備分別布置在左岸安裝場下263.74m 高程排水泵房和右岸安裝場下261.74m 高程排水泵房。左、右岸滲漏排水系統各安裝有4 臺長軸式離心深井泵，由湖南長沙長河泵業有限公司供貨（現為南方泵業有限公司）。長沙長河泵業有限公司生產的DMV 型長軸深井泵主要由泵體部件、揚水管部件、泵座部件三部分組成。其中前兩個部分位于井下，泵座部分位于井上。泵體部件主要包括：濾網、吸入喇叭口、導流殼耐磨環、葉輪耐磨環、葉輪、葉輪螺母、止動墊圈、導流殼、末級導流殼、中殼導軸承、葉輪軸、軸套等零件。揚水管部件主要包括：揚水管、傳動軸、軸承支架、軸承支架導軸承及中間聯軸器等零件。揚水管之間采用法蘭聯接；中間聯軸器的型式為套筒或者螺紋聯軸器。泵座部件主要包括：出水彎頭、填料函體部件、泵聯軸器、電機聯軸器、電動機等零件。

向家壩右岸電站滲漏排水泵電機結構圖如下：

2 向家壩電站滲漏排水泵電機運行噪聲情況

向家壩電站排水系統除廠房滲漏排水系統、機組檢修排水系統外，還包括壩基滲漏排水系統和左、右消力池排水系統。所有排水系統深井泵均是由湖南長沙長河泵業有限公司供貨。

根據向家壩電站建設期觀測數據，大壩內存在瓦斯等有害氣體。二期大壩高程197m 集水井滲漏排水深井泵、二期大壩高程230m 集水井滲漏排水深井泵、左消力池集水井滲漏排水深井泵和右消力池集水井滲漏排水深井泵的電機需采取防爆設計。后廠家為統一設計標準，也將向家壩左、右岸滲漏排水泵，左岸檢修排水泵按防爆要求設計。

向家壩右岸電站滲漏排水泵于2012年4 月5 日安裝完成，8 月11 日投入自動運行。自投運以來，其電機運行噪聲值（離深井泵1 米處） 就一直維持在105-110 分貝，而廠家給定的設備參數性能保證值是在離深井泵1 米處噪聲應不大于85 分貝。

3 電機噪聲產生的主要原因

3.1 電磁噪聲

電磁噪聲主要來源于電磁振動，是由電機氣隙磁場作用于電機鐵心產生的電磁力所激發引起的，而電機氣隙磁場又取決于氣隙磁導和定轉子繞組磁動勢。電機運行時氣隙中存在基波和一系列諧波磁場，它們相互作用，除產生引起電磁轉矩切向力外，還產生許多次數、頻率各不相同的旋轉徑向電磁力波。這些力波作用在定轉子上，致使其出現周期性的徑向變形。由于轉子鐵心剛度較大不易產生振動，故一般僅考慮定子鐵心及機座的振動，該振動引起的噪聲即為電磁噪聲。

3.2 機械噪聲

機械噪聲是由電機運轉部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結構共振形成的。電機軸承在繁重的工作狀態下運轉時，滾珠和外圈滾道相接處會發生彈性變形，滾道變形隨接觸處的變化呈周期性變化，產生振動和噪聲。軸承裝機后，內外圈的配合及軸承游隙對電機噪聲也有一定的影響。同時換向噪聲在有滑環和換向器的電機中是不可避免的，主要包括電刷與滑環和換向器的滑動連接處產生摩擦噪聲、電刷在電機旋轉時周期性的撞擊換向片產生的噪聲、電刷和換向片或滑環接觸導電過程中產生的火花噪聲。

3.3 通風噪聲

電機轉動時，風扇和轉子上某些凸出部位使空氣產生沖擊和摩擦形成通風噪聲，且隨風扇和轉子圓周速度的增高而增大，強度與風扇和通風道的設計好壞有關。通風噪聲主要有三種成份，即風扇或轉子的零部件在旋轉時產生的氣流遇到障礙物，氣流分裂成一系列獨立的小渦流，使空氣不斷壓縮、稀疏，引發的渦流聲；風扇高速旋轉時，空氣質點受到風葉周期性力作用產生壓力脈動從而產生的旋轉聲；氣流遇障礙物發生干擾會產生單一頻率的笛聲，隨轉動部件和固定部件之間氣隙的減小而增強。

4 降低電機噪聲的主要措施

4.1 降低電磁噪聲的主要措施

1） 適當降低氣隙磁通密度；2） 適當增大氣隙長度；3）合理選擇異步電機定、轉子槽配合；4） 合理選擇轉子斜槽；5） 增加電機定子剛度及避免機械共振。

4.2 降低機械噪聲的主要措施

1） 根據電機的性質、規格和使用環境嚴格選擇電機轉子的平衡精度，減少轉子鐵芯偏心產生的噪聲；2） 提高軸承及其他部件的質量，包括軸承、滑環和換向器的圓度、光潔度，剛性適中的軸承，硬度剛好的電刷材料；3） 在裝配軸承前，應對軸承進行清洗和消磁，并涂抹相應型號的潤滑油，裝配時采用熱脹法。

4.3 降低通風噪聲的主要措施

1） 通風噪聲是風葉周速、風量、風壓等的函數, 在電機溫升允許情況下, 可采用減小扇葉直徑的方法來減小風量和風壓, 以降低通風噪聲；2） 風扇的設計：風葉采用奇數葉片，最好采用不等分的葉片間距；風葉采用后傾式，并用圓角過渡，合理選擇葉片形狀；風扇外徑與端蓋間的距離為風扇外徑的10%～15%，風扇應具有良好的動平衡；3） 風路的設計：合理設計風路系統，降低空氣阻尼；改變風道方向時，采用大的半徑；風遭截面積應逐漸變化；4） 加裝消聲器或隔聲罩，并增大端蓋和罩子的動態剛度。

5 向家壩電站滲漏排水泵電機改造情況

經廠家人員分析，向家壩電站滲漏排水泵電機運行噪聲過大主要是由于電機采用防爆設計導致其通風噪聲過大所引起。廠家決定對向家壩電站滲漏排水泵電機實施電機風扇結構和風道改造。

改造主要包括以下幾個方面：

1） 將電機風扇扇葉直徑車小，因為在電機溫升允許的情況下，適當減小風扇扇葉直徑可減小風量和風壓，從而有效降低電機通風噪聲；2） 將電機風扇倒裝、在電機下端面打若干孔（通風孔），這樣做的目的是改變電機繞組的冷卻方式，將電機由防爆電機改造為普通風冷電機。滲漏排水泵電機改造前電機繞組降溫主要是通過風扇向下吹風冷卻散熱翅片，從而冷卻電機繞組；而改造后則是通過風扇將冷卻風從下至上直接吹過電機繞組進行冷卻；3） 將電機隔聲罩更換為電機風扇排風口，目的是為電機繞組的冷卻風形成風道。

向家壩右岸電站滲漏排水泵電機改造完成后噪聲得到有效降低，由改造前的105-110 分貝降低至85-90 分貝。

6 結語

向家壩電站滲漏排水系統擔負著排除廠房滲漏水及部分機組設備排水的重要任務，在電站安全運行中發揮著至關重要的作用。滲漏排水泵電機運行時噪聲過大，不僅直接影響到電站工作環境和員工身心健康，同時也為設備的安全穩定運行埋下隱患。因此，本次對滲漏排水泵電機的改造具有極大意義。