高揚程灌區水泵運行中的管理養護

柳玲玲

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400）

我國是一個農業大國，但是水資源短缺問題的存在，對我國農業的生產與發展產生了制約。而水泵這一灌溉工具的應用可以直接將地下水或者地表水進行提取，滿足農田灌溉需求。但在實際的水泵運行過程中，又存在著各種各樣的問題。只有加強水泵運行的管理養護，提高水泵的運行質量，才能夠充分發揮水泵在農田灌溉中的作用，促進我國農業生產的發展。

1 工程概況

甘肅省景泰川電力提灌工程（以下簡稱景電工程）是跨省區、高揚程、多梯級、大流量的大Ⅱ型電力提灌工程。工程總體規劃、分期建設，有泵站43 座，建成干、支、斗渠1 391 條2 422 km，總投資8.56億元。工程原設計流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，裝機容量25.97 萬kW，設計灌溉面積5.50萬hm2。工程更新改造后，設計流量37.4 m3/s，加大流量43.89 m3/s，裝機容量30.6 萬kW，設計灌溉面積8 萬多hm2。

經過多年的運行，景電工程已成為灌區近50 萬人民群眾生存致富的依托，成為建設高揚程工程的典范，成為灌區經濟社會發展的命脈，成為綜合指標評價突出的“中華之最”。

但在工程運行過程中，水泵的運行卻經常出現振動、氣蝕等問題[1]。只有對這些問題的出現原因進行詳細的分析，并采取針對性地解決措施，提高水泵的運行質量，才能將景電工程的作用真正發揮出來，為灌區經濟的發展提供保障。

2 灌區水泵運行過程中出現振動問題的原因

2.1 水泵氣蝕

受到外界因素的影響，灌區水泵運行過程中，其內部壓力會降低。如果內部壓力比汽化壓力更低，就會離析出大量的水泡。氣泡順著水流運動，當到達高壓區域時其周圍的液體就會潰滅[2]。在氣泡潰滅之后，水流質點就會對氣泡中心進行猛烈的沖擊，并形成局部水錘現象。如果在出現氣蝕現象之后，灌區水泵依然強行運行，水泵的運行性能就會受到嚴重的影響，相應的過流部件會遭到損害。如果氣蝕現象時有時無，水泵同樣繼續運行，水泵的正常使用壽命會大幅度縮短，甚至因為斷流情況的產生而使灌區水泵無法保持正常的運行狀態。

分析水泵氣蝕產生的原因，主要與以下4 方面因素有關：一是沒有嚴格按照相關要求進行工況的設計；二是沒有嚴格按照相關要求進行進流條件的控制；三是在灌區水泵運行過程中局部水文和壓力比較高；四是水泵的生產質量不達標，并且在生產過程中使用了劣質的材料和落后的生產工藝。

2.2 水泵磨損嚴重

在景電工程運行過程中，存在的水源泥沙比較多。而受到這些水源泥沙的反復沖刷，灌區水泵的零部件表面與磨粒之間就會相互磨損，并對水泵的運行質量產生影響。如果水泵的零部件表面、輪轂體表面以及隔舌附近均遭到嚴重的磨損，并且這些部位的密封性降低，空氣就會進入水泵內部，使水泵在運行過程中出現振動問題。

2.3 電機與機械故障

在轉動設備與流動介質當中，低強度的振動是必然存在的現象。但是受到機組不同心等因素的影響，水泵會出現以下幾種情況：一是定子摩擦；二是軸承偏磨；三是基礎剛度降低；四是轉子靜平衡能力降低；五是動力不平衡；六是地腳螺栓松動等。這些問題的存在，均會使水泵機組出現振動問題。

2.4 水流流態紊亂

灌區水泵運行穩定性較低，甚至出現振動問題，還與其泵站設計不合理有關[3]。首先，如果泵站內部的布局出現問題，池內水流速度不均勻，并導致回流區出現旋渦，會產生明顯的水流流態紊亂問題。其次，如果水泵進水量較少，水泵摻氣現象嚴重，也會使水泵機組出現振動問題，降低水泵的運行效率。

3 水泵汽蝕類型與危害

在使用水泵機械時，機械會在一定程度上出現磨損問題，這種磨損是受到多種磨損綜合作用影響而形成，不是單一類型磨損所產生的作用。磨損的類型主要有以下幾種：腐蝕磨損、磨粒磨損、黏附磨損以及沖蝕磨損等，其中，沖蝕磨損以及磨粒磨損是較為常見的磨損類型。沖蝕磨損主要類型有液滴磨損以及汽蝕磨損，而磨粒磨損是磨粒和水泵零部件表面產生摩擦，從而產生的磨損。在葉片泵中，常見汽蝕問題有間隙汽蝕、渦帶汽蝕和葉面汽蝕，容易出現磨損以及汽蝕問題的部位有葉輪工作面、輪轂體表面、葉片正面、葉片背面、導葉體葉面、蝸室內壁、隔舌等。水泵性能會在很大程度上受到汽蝕的影響，也將嚴重損害過流部件。當出現汽蝕問題時，并且沒有穩定的水流，機組在運行中會發出噪音，甚至是產生強烈震動，嚴重影響水泵運行效率及質量，也會在一定程度上降低水泵使用壽命。

4 灌區水泵運行中的管理養護方法

4.1 降低水泵氣蝕現象的發生概率

做好灌區水泵中的管理養護工作，要重點降低水泵氣蝕現象的發生概率。首先，提高灌區水泵的設計質量，對水泵自身的高程進行合理控制，或者在水泵安裝過程中，根據現場的實際情況適當降低水泵的安裝高度，確保水泵的氣蝕余量范圍始終在裝置氣蝕余量之下。與此同時，還要對進流條件進行優化，提升進水池與進水流態的科學合理性。只有這樣，才能夠提升水流運行的穩定性，避免水流旋渦的形成。其次，對運行工況進行調整，即先對當前的水泵運行工況有一個全面的了解，然后對水泵的變徑、變速、變角以及變閥等進行調節，提升水泵機組的運行控制條件，降低水泵氣蝕問題的出現概率。與此同時，縮短進水管的長度，減少管路附件，借此達到控制管路水頭損失的目的。再次，在葉輪的選擇上，應當優先選擇不銹鋼材質的葉輪[4]，或者在葉輪生產過程中增加電鍍噴涂合金材料，通過精細化加工手段的實施提高葉輪表面的光潔程度，可以使灌區水泵具備較強的抗氣蝕能力。最后，在泵體表面和葉輪表面涂抹一層非金屬涂護材料，例如尼龍粉、環氧樹脂或者聚氨酯等，可降低氣蝕對水泵運行的影響。

4.2 降低泥沙對水泵的磨損

做好灌區水泵的管理養護工作，還需要降低泥沙對水泵的磨損。首先，在進水池前設置沉砂池，借此達到降低水流速、降低進水池泥沙量的目的。其次，對電機及其相關機械做好管理維護。對此，可以通過調節水泵機組同心度、更換受損軸承、校正轉子動靜平衡、緊固松動螺栓等措施做好電機及其機械設備的管理養護。

4.3 全面落實電機和機械部分維護工作

水泵機組會受到電擊振動影響而產生振動問題，為了對該問題進行有效解決，需要做好以下幾方面工作：一是合理調節同心度，對于已經損壞了的軸承及時更換；二是對轉子的動靜平衡進行校正；三是全面檢查螺栓，如果發現其存在松動問題，需及時緊固，并檢查安裝檢修質量；四是對電擊器系加以調整，防止出現不必要摩擦。

4.4 優化水泵的運行管理

做好灌區水泵管理養護工作還需要優化水泵的運行管理，延長水泵的使用壽命[5]。首先，對水量進行合理化調配，避免梯級泵站之間的水出現斷流問題。其次，及時清理進水池中的垃圾和雜物，借此提升進水池中水流的平穩度。最后，對水泵進行科學的養護管理，避免泵站與泵站之間出現回流問題。

4.5 水泵日常管理養護措施

4.5.1 運行前檢查 水泵運行前應對其電氣以及儀表進行檢查，保證其處于正常工作狀態，檢查內容主要有接頭連接是否牢靠、電壓表是否有正常示數、保險絲是否存在熔斷問題、電源是否出現短路情況。當發現這些問題時需要及時找出原因，并制定相應策略加以修理，以保證供電正常進行。另外，應檢查管道是否存在滲漏情況，明確水泵壓力值與液壓值的范圍，對軸承潤滑油的油質以及油量進行檢查，確保轉子轉動靈活無阻礙，也應檢查新安裝機組的地腳螺絲是否存在松動問題。

4.5.2 運行中巡視 對水泵進水口是否存在漂浮物或者雜物進行定時檢查，及時清理雜物，避免堵塞進水口或將雜物吸入泵內。明確水泵軸承以及動力機是否處于正常的溫度范圍，查看水泵振動與聲音是否存在異樣，儀表示數是否處于正常波動范圍內。如果水泵運行中存在聲音異常，電流表示示數超出正常范圍，需要停車檢查，明確原因，解決事故后才可開機，避免擴大事故范圍，損壞設備。也應考察水池水位，避免水位過低對水泵運行造成影響，同時進行詳細運行記錄。

4.5.3 運行一階段后的檢修 在水泵運行一階段后要對其零部件進行檢修和維護保養。

5 水泵過流部件的修復措施

5.1 修復泵殼泵體

一般情況下，高揚程灌區的水泵泵殼鑄造材料為灰口鑄鐵，其具有良好鑄造性能以及切割性能，并且性價比比較高。但同時也存在一些缺陷，例如鑄鐵雜質較多、存在較大材質脆性和較高含碳量，使其難以增強其抗拉強度，同時不具備良好的韌性以及塑性。當出現汽蝕以及磨蝕等問題時，殼體將會有蜂窩或者是孔洞等缺陷出現，受到熱應力以及機械力的共同作用，殼體極易出現裂縫，當情況比較嚴重時，會有局部損壞問題發生。現階段主要會使用冷補焊法、熱補焊法、環氧樹脂玻璃絲布修補法來修補泵殼。

5.2 修復水泵葉輪

5.2.1 速成鋼修補方法 在修補工作開展前，應將水泵葉輪表面需處理部位清理干凈，使其成為粗糙面，接著根據相應比例來調和速成鋼紅藍兩色材料，并適量摻入鋼砂進行快速攪拌，在拌和后形成混合物，在修補部位涂抹該混合物，使其黏結在其中。在膠體固化前可利用灰刀反復壓實，在膠體硬化后利用銼刀銼平表面。

5.2.2 環氧樹脂修補方法 在修補過程中需要應用磨光機開展除銹以及清渣等處理工作，接著使用丙酮進行清洗。將需修補表面清理干凈后，根據設計配合比，在玻璃器皿中放入適量的環氧樹脂、二甲酸二丁酯、乙二胺、丙酮進行均勻的攪拌。確保均勻后使用毛刷蘸取環氧樹脂，將其涂抹至葉片表面，并運用灰刀刮平和壓光，等到其固化后，再進行2～3 遍的涂抹。確保其在干燥、常溫的條件下養護，在2 d 后進行修磨，使其更加順暢平整。

6 結語

水泵在農田灌溉中發揮著基礎性作用，對于農業經濟的穩步發展有著直接的影響。但是水泵運行中振動問題與氣蝕問題的存在，對其運行質量與使用壽命產生了影響。在這種情況下，必須要結合灌區實際情況，采取針對性的措施降低水泵氣蝕現象的發生概率、降低泥沙對水泵的磨損，并對水泵的運行管理工作進行優化。只有這樣，才能不斷提高灌區水泵的運行質量，滿足農田灌溉需求。