自來水廠機泵設備安全管理問題及措施

安春風

（盱眙縣天源永達供水有限公司，江蘇淮安 211700）

0 引言

隨著全球經濟的發展和科學技術的進步，人們的用水需求急劇增加，與此同時，農業污染和工業污染等情況也越來越嚴重，這些情況導致了全球水資源出現嚴重的匱乏。人們逐漸開始關注自來水的保護問題。因此，提高自來水廠機泵設備的運行效率和節能降耗成為當今社會重要的課題之一。

自來水廠的運行主要靠機泵設備，而機泵設備的電力消耗占整個自來水廠電力消耗的1/2，其他輔助設施的電力消耗只占2%～5%，另外水廠電耗的增加也從側面反應設備安全管理存現的問題。

盱眙縣天源永達供水有限公司河橋水源廠（以下簡稱“水源廠”）自運行以來，機泵電耗逐年上升，每千立方米水最高電耗達250 kW·h。因此，做好機泵設備的節能降耗和安全管理具有重要的意義。

1 機泵設備能耗增大的原因和危害

1.1 機械腐蝕的原因和危害

自來水廠的機泵設備是主要通過把電能轉換成機械能，然后把機械能轉化成水的動能，以此實現對自來水的運輸。水源廠以淮河水作為飲用水水源，水質較好，長期處于Ⅱ類水，但相較于水庫水，淮河水的泥沙量較大。隨著工作時間的累計，由于泥沙的長期沖刷和不斷沖擊，對葉輪造成物理磨損，破壞葉輪，對水泵的性能產生負面影響。隨著持續的水流沖擊，水泵的內部結構受到嚴重損害，導致其內部的阻力日益增強，進而導致其有效功率顯著降低，出水量降低，耗電量也隨之增加。

1.2 葉輪汽蝕的原因

1.2.1 水泵選型不合理

水泵在最佳效率點工況下運行是最理想的，但是實際運行工況各不相同，不一定運行在最佳效率點。所以，水泵選型時應充分考慮可能遇到的各種工況，選取合適的安裝高度和轉速，盡可能減少吸水揚程和葉輪磨損。當水泵的揚程變化幅度較大時，應考慮在常用的低揚程時不產生汽蝕。

1.2.2 葉輪選材不合理

水源廠的4 臺水泵葉輪均采用鑄鐵材料，表面保護材料及工藝已遠遠不能滿足水泵抗汽蝕、磨蝕的要求。為了增強水泵過流部件表面抗汽蝕、磨蝕的能力，可以采用不銹鋼或其他硬質合金等強度和硬度較高的材料來制造葉輪。

1.2.3 實際汽蝕余量不足

如果水泵的實際汽蝕余量不足，會使泵的吸水量不夠、吸水壓力低，進入泵體內的溶解在水里的雜質汽化形成氣泡。氣泡形成強大的局部高壓力，水擊造成壓力波動并伴有撞擊的聲音，氣泡破裂會使水泵外殼產生振動，并形成汽蝕（圖1、圖2）。

圖1 葉輪的汽蝕現象

圖2 泵體內的汽蝕現象

1.3 葉輪汽蝕的危害

水泵功率越大，噪聲和振動就越大，運行效率越低，能耗越高。強烈的振動會使機組零件和機房結構受到破壞，電機轉子和泵體產生摩擦，損壞設備，嚴重時可能造成機泵漏電，存在極大安全隱患。泵長時間在汽蝕條件下，過流部件受到腐蝕破壞，氣泡破滅時產生的強烈沖擊壓力可達50 MPa，使金屬表面出現機械腐蝕。泵發生汽蝕后，葉輪內的能量交換受到干擾和破環，在外特性方面表現為Q—H 曲線、Q—P 曲線下降，嚴重時會使泵的液流中斷，不能工作。另外，由于水泵的故障損壞，每年更換水泵零部件和大修需要投入大量的人力成本和資金成本。

2 降低機泵設備損耗的措施

2.1 降低原水雜質

水源廠在全面檢修時發現4 臺單吸多級離心泵的葉輪均出現非常嚴重的汽蝕現象，整個葉輪的葉片和前后蓋板都有蜂窩狀破壞。為了找出造成水泵汽蝕的原因并從根本上解決問題，水源廠通過檢測舊葉輪材料，對吸水管蝶閥的Kv值表、管道局部水頭損失和水泵的實際汽蝕余量等進行研究（表1、表2），通過清洗吸水井內沉淀的淤泥、給吸水管增加2 組40 目濾網、更換2205 材料不銹鋼葉輪等措施解決水泵的汽蝕現象。

表1 海拔高度與大氣壓的關系

表2 水在不同溫度下的飽和蒸汽壓

水泵的實際汽蝕余量=ha-hva-Σhs+Hss=10.33-0.3-0.5+2.65=12.15＞7.2（水泵的必須汽蝕余量），計算表明不會產生汽蝕。式中，ha為吸水井表面的大氣壓，hva為該水溫下的汽化壓力，Σhs為吸水管的水頭損失之和，Hss為水泵安裝高度。

2.2 運行中的安全管理措施

（1）運行中如果出現吸水池水位過低，可提高吸水池水位。

（2）如果泵的吸入口有漩渦，可加大泵入口閘門空間。抽空水池后清理池底積淤，清洗過濾器或更換大尺寸的過濾器。

（3）檢查填料密封處是否漏氣，查看填料密封是否往外滴水。如果不滴水或者向里吸水，則應疏通泵的回水管，并檢查填料是否磨損。如果回水壓力不夠，可以考慮外接密封水。

（4）如果出現流量過大，出口閥門開度太大的現象，應確定泵的汽蝕流量點，從閉閥逐步開閥，觀察閥門不同開度時泵的流量、進出口壓力及電機電流。當泵發生汽蝕時，泵的進出口壓力和會下降，并且流量波動大。

2.3 合理搭配運行泵組

水源廠最大電耗設備是水泵電機，其中2 臺單泵流量為4584 m3/h，配800 kW 電機，2 臺單泵流量為2292 m3/h，配400 kW電機，單開1 臺大泵的電耗比同時開2 臺小泵的電耗低。另外1#、2#水泵共用1#吸水井，3#、4#水泵共用2#吸水井，如果同時開1#、2#水泵或者同時開3#、4#水泵時吸水井的水位下降很快，如果水位過低會造成吸水量不足，導致葉輪汽蝕的產生，使得水泵出水流量降低，電耗增加。實踐證明，通過合理搭配泵組的開啟可以有效降低電耗，防止葉輪汽蝕產生。

2.4 加強機泵設備管理工作

自來水廠在運行時會有很多的機泵設備同時工作，及時發現設備存在的問題能夠有效提高其運行效率，使其創造更大效益。

（1）建立完善的機泵設備檔案管理制度，工作人員應該對每臺機泵設備的型號和維修記錄進行詳細登記，以便于后期管理。

（2）加強對工作人員的管控，在對工作人員的管理要做到嚴查出勤情況，對工作時間和工作內容都要做嚴格的要求，制定崗位責任制度，確保工作人員之間積極溝通、互相配合，提高安全意識，確保自來水廠能夠安全穩定運行。

（3）做好關于安全隱患的預防工作，在容易出現問題的地方做好保護措施。做好提前排查工作，防范于未然。

（4）認真做好數據的收集、整理工作，對所有數據進行分析總結，并進行存檔，為后期維護作參考，建立完善的監督管理制度。

2.5 引入新型機泵設備和技術

隨著技術的進步以及機泵設備的不斷更新換代，新型機泵設備具有更高的運行效率和更低的能耗。因此，引入新型機泵設備可以直接降低能耗，目前最先進的機泵可以降低41%～43%的耗電量，實現降低能耗的目標。需要注意的是，自來水廠需要對機泵設備進行合理調度，找出水泵的高效區域，根據設備的不同特點合理安排布局，妥善利用設備，提高設備的工作效率，實現設備的利用率最大化。

此外，可以引用先進的機泵控制技術，例如，機泵設備變頻控制節能技術，以此來為自來水廠提供穩定的水壓力，降低機泵能耗，保證水泵的安全穩定運行。

最后，還要及時對機泵設備進行升級和改造。例如，在設備容易發生腐蝕的地方涂上高分子材料，減少設備表面與水的直接接觸，降低凈化水的藥物對設備的損害。可以利用切削法對葉輪進行切割，改善機泵特性曲線，以此來提高機泵設備的工作效率。

2.6 機泵設備智能化管理

隨著科學技術的飛速發展，自來水廠已經實現了全面的智能化和自動化，從而實現了對機泵設備的實時監測，保證了機泵設備和自來水廠的安全運轉。但是為了確保這些系統的正常運轉，需要建立一支經驗豐富的專業管理團隊。

檢修技術的應用至關重要。及早地發現和糾正機泵設備的故障并發出警報提示工作人員進行維修，減少不必要的損失。此外，還可以采集大量的實驗數據，并結合先進的智能系統，能夠快速、準確地定位和診斷故障，從而大大降低了運行風險，并為操作者和管理者帶來便利，確保了操作的安全性和高效性。

利用先進的電子信息系統可以有效地管理、保護設備，大大提高維護效率，縮短維護周期。此外，利用電子計算機技術還能夠更好地掌握設備的運行情況，通過定期檢查、分析整理記錄報告，實時掌握機泵設備的受損程度。

3 機泵設備安全管理

機泵設備是自來水廠生產過程中不可或缺的重要設備，其安全管理對于保障自來水生產的安全和穩定至關重要。以下是在自來水廠機泵設備的安全管理中，需要注意以下5 個方面。

3.1 管理規定

設備操作和維修人員必須掌握設備的構造、特點和性能，熟悉設備的操作和保養技術。憑操作證或上崗證使用設備，遵守安全操作規程，遵守交接班制度，管好工具及各種備件，不得遺失。發現設備有異常情況立即檢查，操作人員不能處理的問題應及時通知維修人員檢查處理。嚴格按操作規程作業，防止野蠻操作、強制運行。

3.2 日常維護保養和安全檢查

機泵設備在長期的工作中，會出現磨損和各種各樣的故障，因此需要對其進行日常的維護和保養。每月對所有設備進行安全檢查1～2 次，發現問題隱患及時整改，保證設備安全運行，確保供水正常。國慶、春節等重大節日及用水高峰前，對所有設備進行安全檢查，發現問題隱患及時整改，保證節假日供水。機泵設備的維護保養內容主要有設備的清洗、潤滑、緊固和調整等。

在維護保養過程中，需要注意設備的安全性，避免因為操作不當而導致事故的發生。安全檢查是保障機泵設備安全的重要手段，其內容包括對設備的電氣、機械和液壓安全等方面的檢查。在安全檢查過程中，需要注意設備的安全防護措施是否完善，設備運行是否符合規范，設備故障是否及時處理等。

3.3 檢修計劃和安全管理

每年對所有機電設備進行例行檢查，檢查內容包括設備運行年限、維修保養時間、設備現狀等。制定全年設備維修保養、更換計劃，設備維護根據既定的周期，按照周、月、季度、年度來進行。檢修等級劃分大修和小修。大修為全廠性停車大檢修、系統停車檢修、工段大修等；小修為單項工程或單體設備的整體或局部解體性修理以及進行日常性設備維護和檢修等。

進行風險分析，編制檢修方案，明確安全措施。檢修施工部門要明確檢修項目負責人，對檢修工作實行統一指揮、調度，明確分工，親自組織有關技術人員到現場對檢修人員進行安全教育培訓和安全交底，落實檢修安全措施，確保檢修過程的安全，對檢維修作業人員配備勞動防護用品，并做好相關檢修記錄。

檢修審批部門應對檢修進行“五定”管理，即“定檢修方案、定檢修人員、定安全措施、定檢修質量、定檢修進度”。設備檢修如需高處作業、動火、動土、斷路、起重、抽堵盲板、進入受限空間作業、臨時用電等，應按規定辦理相應的安全作業證。設備清洗、置換后由設備檢修項目負責人會同設備技術人員、工藝技術人員、安全人員檢查并確認設備、工藝處理及抽堵盲板等符合檢修安全要求，同時由生產部門進行取樣分析，確保現場環境完全符合作業要求后出具分析報告，方可進行檢修作業。

3.4 故障處理

當機泵設備在運行過程中出現故障時，必須立即停止運行并進行檢查，及時找出故障原因。在檢查過程中，應仔細觀察設備運轉情況，檢查設備各個部位是否存在異常情況。發現故障原因，必須及時進行維修，并采取相關改進措施防止故障再次發生。

自來水廠應建立完善的故障處理機制，制定詳細的故障處理流程和應急預案。在發生故障時，能夠迅速啟動應急預案，并采取有效措施，確保自來水供應的連續性和穩定性。

3.5 定期試驗和輪換

嚴格按照設備使用說明書、設備維護周期表及設備定期試驗和輪換規定進行工作。每周對主、備用低壓氣機切換一次，對低壓氣罐排污一次。每半年檢查一次，及時更換不合格的壓力氣系統安全閥。每年年審檢查一次，一般安排在年底進行。對備用機組，一般停機一個月就要安排輪換運行，確保機組完好和均勻啟動。

4 結束語

自來水廠機泵設備是自來水生產過程中不可或缺的重要設備，實現機泵設備的節能降耗以及做好安全管理工作至關重要。確保整個機泵設備能夠正常進行，節約自來水廠能耗，促進城市供水設備的安全運行，為人民群眾的正常用水需求提供保障。