泵站高揚程自平衡多級離心泵安裝關鍵技術與調試運行

魏翠霞，楊 勇

（中國水電建設集團十五工程局有限公司,陜西 西安 712000）

1 概述

陜西省涇河東莊水利樞紐工程是國家172 項重點工程之一,因庫區前期水質檢測不滿足施工期生產和生活用水需求,將寶雞峽甘河水庫水源作為取水點,利用DN800 壓力管道逐級加壓泵站輸送至高位水池,再利用配水支線管道自流至各施工區域,以滿足該工程施工期生產和生活用水。輸水線路總長度21.5 km,共分三級加壓泵站,總揚程645.4 m,總裝機7500 kW,施工期總用水量4380 萬m3,每級泵站輸水揚程均大于200 m,屬于高揚程泵站。

每級泵站設置4 臺高揚程自平衡多級離心泵,離心泵主要由泵、電機和底座三部分組成。一般情況下,自平衡多級離心泵三部分在工廠整體組裝,附帶底座已將水泵和電機校正,運輸至現場安裝,找平底座時可不必卸下水泵和電機,安裝十分方便；而對于本工程高揚程、流量大的離心泵,要求的機組功率較大,單體重量較大（單件重量約5 t）,為方便運輸,將電機、泵體和底座分開包裝箱運輸,在現場環境下泵體、電機及聯軸器校正的安裝技術尤為重要。

圖1 水泵安裝效果圖

2 高揚程自平衡多級離心泵安裝技術控制的提出

對于分體式高揚程單體重量大的離心泵安裝來說,吊裝就位、支承、泵體水平度和同軸度要求嚴格,若安裝不當將會影響泵的整體安全運行效果,出現增加廠房噪音,降低設備壽命等問題,甚至造成嚴重的人身傷害或損壞設備,所以本文從電機、泵和底座分離運輸現場組合安裝的高揚程自平衡多級離心泵安裝技術來展開研究。

3 高揚程自平衡多級離心泵安裝技術

3.1 安裝前各項準備工作

（1）設備進場后應立即通知監理,監理工程師應及時組織項目法人、安裝、制造商和設計等多家單位人員參加開箱聯合驗收,仔細檢查看是否與設計要求的訂單相同,在運輸過程中是否存在損壞或缺少的部件；

（2）若進場后不能立即安裝需要存儲時,在短期（小于3個月）：最好貯存在室內并做好防雨、防塵和防潮等措施；在長期（大于3個月）：每周需手動盤車1次,且每次盤車180°,且做好防雨、防塵和防潮等措施,便于安裝時聯軸器正常運轉；

（3）安裝前結合設計土建、電氣圖紙與廠家提供的設備圖紙和相關資料詳細審閱對照,檢查設備基座上預留的螺栓孔和基礎混凝土預留錨筋孔是否一致,基礎混凝土強度要滿足設計要求,機組是否完整、有無損壞；

（4）檢查泵體流道內有無雜物并進行清除,以免因雜物而破壞機組的正常運行,檢查吊裝設備機具是否吊裝符合要求；

（5）準備好必要的基座用的墊鐵和聯軸器對中用的墊片,墊片最好準備楔形鋼板和銅皮兩種,楔形鋼板用于水泵粗平,銅皮用于聯軸器同心時電機精平,一般墊片不允許超過三層；

（6）除以上外,安裝方案、安全技術措施、人員設備和安全技術交底等均要到位。

3.2 高揚程自平衡多級離心泵安裝順序

東莊供水項目泵站水泵設備安裝,由于設計泵基座和二期混凝土均為C30 常態混凝土,設計未布設基礎預埋鋼板,這就給安裝調試增加了難度。通過實踐經驗,先安裝泵體、連接進出口管路、電機、澆筑地腳螺栓預留孔和二期混凝土,最后調整水泵和電機聯軸器同軸度、加固及電氣安裝與調試運行是最快捷的,而這整個流程中最為關鍵的就是泵體與電機安裝水平度和電機軸和泵軸同軸度校正,安裝精度高低直接影響設備的正常安全運行。

3.3 高揚程自平衡多級離心泵泵體與電機安裝

泵體和電機在各項準備工作完成后進行安裝,先安裝泵體、連接進出水管,再安裝電機調試同軸度,最后安裝電氣和附屬設備調試運行。

（1）泵體安裝

泵體安裝在基座混凝土滿足設計要求后進行,基座面與二期混凝土結合處鑿毛清理,鑿除一期混凝土澆筑后表面乳皮,利用測量儀器在基礎上放樣軸線及標高,利用10 cm×5 cm槽鋼制作2 組馬凳,馬凳支撐采用直徑≥16 mm鋼筋焊接,馬凳數量和支撐點可根據設備重量計算得知,馬凳頂標高嚴格控制,在根據軸線位置吊裝泵體至馬凳上校正,利用墊鐵找正,使泵體的水平度為0.2/1000 mm,高程允許偏差宜為±1 mm,基準平面位置允許偏差宜為±2 mm,電焊機臨時焊點加固。楔形鋼板其薄邊厚度不應小于10 mm,斜率為1/25～1/10。楔形鋼板面積按A≥C（Q1+Q2）/R,（其中：A楔形鋼板面積,平方米；Q1設備作用于楔形鋼板上的重力,N；Q2地腳螺栓擰緊后分布在楔形鋼板上的壓力,可取螺栓的許用應力,N；R基礎或基礎混凝土的單位面積抗壓強度,可取混凝土設計強度,MPa；C安全系數,取1.5～3.0）。

接下來檢查進出口管路是否符合設計要求,安裝地腳螺栓,將地腳螺栓插入水泵基座預留的地腳螺栓孔內,并穿過泵底座預留孔且上下各擰緊螺母,地腳螺栓應有足夠的露出長度,給機組調整預留余量。通常采用彎鉤式地腳螺栓。地腳螺栓露出長度為底座地腳孔長度＋墊片＋螺母＋（15～20）mm為宜。最后澆灌二期混凝土,二期混凝土宜采用≥基座的微膨脹或無收縮水泥混凝土澆灌,先灌注地腳螺栓預留孔再澆筑二期剩余部分混凝土,在振搗過程中防止碰撞地腳螺栓、馬凳或泵體造成偏移,二期混凝土強度達到70%以上,方可進行進出口管道連接和后續施工。

（2）電機安裝

電機安裝在泵體安裝完成后進行,電機安裝精度的高低直接影響離心泵與電機同軸度,在電機安裝時應嚴格控制,初校同軸度。電機起吊時禁止將鋼絲繩直接綁扎在集電環和換向器上起吊,安裝和二期混凝土澆筑順序與泵體安裝基本一致,不同的是先埋地腳螺栓、澆筑二期混凝土,再安裝調試電機。

地腳螺栓安裝在基座混凝土預留孔,并與基礎鋼筋焊接,安裝精度中心線與基準線的偏差不應大于2 mm,高程偏差為0～+3 mm,且在地腳螺栓處安裝厚度不宜小于8 mm的基礎開孔鋼板,開孔徑宜大于4mm地腳螺栓直徑,基礎鋼板與電機基座接觸面應平整、光潔,基礎鋼板埋設的允許高程偏差應為-0.5 mm～0,中心和分布位置偏差不應大于3 mm,水平偏差不應大于1 mm/m。

安裝電機前,先對基座混凝土進行檢查復核,將設備安裝區域內基礎表面清理干凈,必要時修復處理,嚴格檢查基礎的水平度,符合相關規范要求后方可安裝電機。

3.4 高揚程自平衡多級離心泵與電機聯軸器的校正

泵軸和電機軸的同軸度是通過泵聯軸器和電機聯軸器的相互位置得以體現,聯軸器是設備運轉泵軸與電機軸之間必不可少的連接設備,校正的目的是兩個軸中心線在同一直線上,校正的精度高低直接影響到離心泵正常運轉壽命,對于高速運轉的高揚程離心泵尤其重要,因此聯軸器校正是設備安裝的重要步驟之一。

通常高揚程自平衡多級離心泵多使用彈性柱銷聯軸器和彈性爪型聯軸器兩種,本工程離心泵應用的是彈性柱銷聯軸器,下面就以本工程應用為例介紹聯軸器的同軸度校正法。

彈性柱銷聯軸器的校正主要是調整電機聯軸器和泵聯軸器大端面之間的距離、軸心線的偏移量和軸心線的偏轉角度（注：1.聯軸器同軸度的校正是在以泵體為基準的情況下調整電機；2.校正時必須將聯軸器的彈性柱銷取下；3.調整泵與電機聯軸器間隙前必須將泵轉子向電機方向拉出,直到不能拉動為止,以防止運轉后泵軸與電機軸相抵發生斷軸或發生電機燒毀事故）。彈性柱銷聯軸器的校正見圖2～圖5、表1。

表1 泵聯軸器和電機聯軸器的相互位置要求

圖2 端面間隙

圖5 軸心線的偏移量測量

圖3 軸線的偏移量

圖4 端面間隙不均勻

彈性柱銷聯軸器的校正常用方法較多,如千分表測量法、雙表測量法、簡單的角尺和塞尺測量法、中心卡和塞尺測量法等,本文結合項目實際,以千分表測量法為例,采用帶有吸附磁鐵底座的千分表,通常檢測的是軸線偏移量和端面間隙。

軸線偏移量校正,首先將千分表座吸附在水泵聯軸器的外圓上,千分表側頭壓著另一聯軸器的外圓,調整表針指在零位,然后用人力轉動軸2～3周,觀察千分表的指針在一周內的變化量（即為2倍軸線偏移量值）,分別記錄0°、90°、180°、270°四個位置標上記號測量,讀取數值做好記錄,進而根據所測出的數據分析其中心偏離情況。切記以水泵聯軸器為基準調整電機聯軸器與水泵聯軸器的同軸度,不可轉動千分表測頭指向的聯軸器,否則測得數值不正確。分析數據如下：將每一對稱點的數據為一組,同一組數據小的方向就是軸的偏離方向,因此需要調整的方向就是軸偏向的對向,即同一組數據的大值方向。調整的方法將電機地腳螺栓松動,用手拉葫蘆或機械千斤頂將基座和基座預埋鋼板間隙拉開,用不同厚度的銅皮墊底進行調整,銅皮塞進靠近地腳螺栓處的基礎鋼板上,稍微墊高此處的基座,從而使電機軸孔向相對一方斜移少許。完成后再對其進行測量、記錄、分析其數據,判斷其偏差是否符合標準。用同樣的方法進行其它測量方向的調整,一直到整條聯軸器四周的距離在偏差范圍時即可,兩聯軸器間隙采用游標卡尺或塞尺測量即可。擰緊電機地腳螺栓固定位置,焊機點焊四周基座與預埋鋼板加固。

4 高揚程自平衡多級離心泵調試運行

離心泵調試運行是機組安裝后的重要環節,是檢驗離心泵安裝精度和后期正常運行的保證,主要為調試運行前的各項檢查、灌泵、泵啟動、泵調試運行過程中的監測、停泵記錄數據和聯軸器的校正復核等。

4.1 泵運行前的檢查

開機前先檢查泵及附屬設施是否安裝完成,管道墊圈、螺栓松緊程度,是否存在漏水現象,電動開關,檢查電機轉向是否正確；泵體沖水是否充滿；聯軸器是否找正符合相關要求,軸轉動是否靈活；泵及驅動源軸承是否注油或油脂；帶點設備是否接地良好。

4.2 調試運行啟動

初始啟動前,檢查吸入管及泵體內是否充滿水,將泵體內的空氣全部排盡,進口管閥門全開,出口管閥門處于全關閉,所有設備和人身安全有關設備及控制器必須都已經安裝并能正常運行,滿載連續運行1 h～2 h；啟動時,一旦將變頻電機連接泵上后就不能調整或檢查轉速控制器或超速設定,若沒檢查設定,應拆掉連接并按電機廠家說明檢查；啟動后,管材壓力表,待壓力接近額定揚程或揚程不再變化時,立即徐徐打開出口閥,流量逐漸提高,工作電流逐漸上升。打開出口閥門的速度應以壓力表的壓力變化確定。改變出口閥的開啟大小,調節出口壓力和流量,確保證機組安全運行。

4.3 運行停機

運行停機先關閉出口閥,至全閉狀態,應即刻停機,并確保電機電源處于斷開狀態,最后關閉吸入管閥門,將所有的控制系統、保護系統、設備、儀器、儀表等回到原始狀態,并注意有無異常,如果冬季泵內水有結凍的可能,泵及其管道內的液體應排空。

5 結語

本文根據東莊供水項目在泵站安裝技術實際經驗,總結了自平衡多級離心泵在泵體、電機安裝和同軸度校正的方法,通過現場實際操作實踐,加快了后續安裝速度和精度,尤其在同軸度校正方法非常方便有效,可供以后遇到類似工程項目的安裝人員參考使用。