引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案

引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较+ ,-+# 海河水利 +)+ 引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较赵建东 !王立义 天津市引滦工程管理处 !天津 !#$%#摘要 $汽蚀对于水泵尤其是轴流泵是比较常见的 %针对引滦泵站的实际情况 !采取了多种不同汽蚀破坏的修复方案 %通过分析比较 !得出各种方案的优缺点 !以采取相应的方法解决水泵汽蚀破坏问题 %关键词 $泵站 汽蚀 修复 方案 比较中图分类号 $ !#$文献标识码 $ %文章编号 $ !#$%(#$#!前言引滦工程全长 -#. /0!自于桥水库以下有 #座提升加压泵站 !共安装着 1 台机组 !其中 )2%3,+#立式轴流泵 $-台 *$2%34,#.立式轴流泵 台和 $.56789 立式轴流泵 )6 台%由于轴流泵汽蚀性能相对较差 !汽蚀作用更为显著 !在叶型汽蚀 *间隙汽蚀 *导叶汽蚀的共同作用下!叶片和叶轮室使用周期较短 %引滦入津工程是专门为天津市城市供水的 !泵站基本处于常年运行状态!水泵的叶片和叶轮外壳经常出现蜂窝形带状和环形的气蚀沟 !使水泵的叶轮和叶轮室的径向间隙严重超过原机组设计要求 !造成水泵机组容积泄露增大 *输水效率严重降低以及机组运行时很容易产生振动问题 !对泵站机电设备完好率和机组的使用寿命影响很大 %为此 !这些年先后采用了几种修复方案!通过对比分析以期得出性价比较高的方案 % 气蚀形成的原因及危害气蚀又称空蚀 !是水利机械中的异常现象 !是由于水的气化而引起的剥蚀作用 %水和气是可以互相转化的 !转化的条件是温度与压力 %水在水泵流道内流动 !流道内的水流压力是不断变化的 !在吸水口处压力最低 !达到 66)+66 00 汞柱 !等达到了水在该温度下的气化压力 !部分流道的水就开始气化 !气化的结果是使水流中产生许多气泡 !气泡中充满了水蒸气和由于进水口处产生的漩涡而夹带着大量气体进入水泵叶轮室 !气泡随着水流的流动 !就会像无数个弹头一样 !频率很高地连续不断击打叶片和叶轮收稿日期 $($($!(作者简介 $赵建东 )*+,(!男!工程师 !主要从事水利工程管理工作 % 外壳的金属表面 !金属表面逐渐疲劳而破坏 !同时在气泡中还夹杂着一些活泼气体 !如氧气等 !借助气泡凝结所释放的能量对金属表面产生化学腐蚀作用 %产生气蚀的其他原因还有 $流道表面不光滑 !粗糙 !叶轮淹没深度不够 !机组长期在低水位输水运行 !前池蓄水容积较小 !进水口处的水面有漩涡产生 !输水运行条件复杂及土建 *机械设计不合理等许多因素 !使叶片和叶轮外壳出现气蚀现象 %总之 !汽蚀的产生比较复杂 !需要进一步结合实际工程加强研究 % #汽蚀修复方法介绍引滦泵站水泵抗汽蚀性能都比较好 !安装也达到了设计要求 %在 )*2 年和 666 年分别由水利部泵站测试中心进行了测试 !经对汽蚀产生的原因进行分析 !发现主要是间隙汽蚀 %为此 !先后尝试了各种方法 !现归纳起来主要有以下几种 % #:)环氧树脂及其添加物修补法其方法是对气蚀部位表面进行喷砂处理除锈或用砂轮打磨进行表面除锈 !直到金属表面全露出金属光泽 !根据气蚀表面大小及深度 !采用一定量的环氧树脂按比例拌和填合物 !对其表面涂抹 !等环氧树脂完全固化后 一般 . ;(!用靠模和砂轮机进行修整!达到原部位的设计尺寸要求 !有条件时可上车床车削加工 %环氧树脂的填合物可以用二硫化钼 !氧化铝料也可以用高标号水泥 %宜兴埠泵站和潮白河泵站都采用过此种方法 %如 !大张庄泵站 )号机运行 . *2台时以后 !*21 年 月进行解体大修 !发现在叶轮室和叶片存在轻度气蚀现象 !采用环氧树脂进行气蚀修复 经过 ) 262 台时的运行 !*年再一次对)/) 赵建东 !王立义 (引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较 %年 ,月 !号机组进行解体大修 !发现气蚀非常严重 !环氧树脂涂层已经脱离了金属表面 !叶轮室出现了深达 ! # 叶轮外壳最薄处只有 $ #厚#$宽度在 % #的蜂窝状圆周气蚀带 !在叶片上出现了深度达 #的蜂窝状气蚀带 %由此可见 !环氧树脂修复的气蚀极易脱落 !寿命太短 % ()不锈钢焊条修复法对于气蚀比较严重 $面积比较大并且深度较大的部位 !最好采用不锈钢焊条堆焊法 %在破坏区域补焊前 !首先对侵蚀区域进行仔细打磨 !这一道工序很重要 %打磨过深 !增加焊接工作量和费用 打磨太浅 !影响焊接质量 %堆焊不锈钢必须用直流电焊机 !用奥 !$!*$%$%(不锈钢焊条以及进口的 %+!+系列或 !系列的不锈钢焊条进行堆焊 !才可能保证很高的抗气蚀稳定性 !但价格高 $费用大 %目前 !大都采用高铬锰耐气蚀堆焊条堆 *$*,!它是低氢型药皮的堆焊电焊条 !采用直流电源 !焊接后焊缝富有弹性 !并具有良好的抗裂性能% 但是 !焊接前必须对气蚀部位进行预热 %实践证明!在低温下进行堆焊应力大 !变形大 !容易发生裂纹!所以必须将叶轮室进行整体预热 !因叶轮室尺寸太大难以进行整体预热 !则应设法把周围环境的温度提高到 以上 !而避免在室温 % 以下进行焊接 %因为电焊机所产生的电弧最高温度可达 !焊条融化成铁水的温度在 % !叶轮外壳在焊接修补过程中 !局部温度过高极易发生变形 !在一般情况下要完全控制变形量非常困难 !而处理对象叶轮室和叶片的几何尺寸精度要求又很高 !哪怕一点点的变化都能改变水的流态 !使输水量大打折扣 %另一方面 !由于不锈钢焊条主要成分是铁元素 !铁元素抗气蚀的性能很低 !水泵的叶轮 $叶轮室经过一段时间运行后还会产生气蚀 %对水泵机组长时间抗气蚀效果也不十分理想 % ()(镶嵌奥式体不锈钢衬板抵御气蚀法此种方法是将叶轮外壳整体上机床对其容易产生气蚀的部位进行车削 !把不锈钢衬板镶嵌在车削的槽内 !并焊接牢固 !再上车床机械加工 !使其达到所需要的尺寸精度 %或者在大泵制作时就将叶轮室内镶入不锈钢衬板 %这种做法技术工艺要求较高 !必须到有加工技术能力的厂家进行 %目前 !潮白河泵站 号机运行 -%,.台时的叶轮室就是用此种方法修复的 %此种方法除工艺水平要求高外 !还要对气蚀的部位找准 !特别是新制造的叶轮室尤其重要 !否则一点点疏忽将造成重大的经济损失 %如 !尔王庄暗渠泵站 #$.*年改造时 !全部安装无锡水泵厂制造的镶嵌不锈钢衬板的叶轮室 !由于气蚀部位不准确 !不锈钢衬板偏离了气蚀中心带 !只运行了两年多 !到 /年 (月运行 % *)*台时就发现 ,号机组响声异常!停车检查发现不锈钢衬板边沿气蚀形成了一个深 %!/ #$宽 %0/ #的气蚀槽 !不锈钢衬板被涮空了 !致使不锈钢衬板裂缝 $脱落 %幸亏运行工人及时停车 !否则将酿成重大设备损坏事故 %因为是设计缺陷 !#%台大泵运行台时最多的是 ,号机组 % *)*台时 !最少的是 (号机组 -.*/)%台时 %为此!不得不全部返回无锡水泵厂翻修改造 !这一时期给正常输水带来极大困难 % #%台大泵叶轮室全部翻修!经济损失数十万元 % ()-柔软陶瓷 12$32 复合材料修复法柔软陶瓷复合材料 !是高分子聚合物 $陶瓷粉末和弹性材料等材料的复合物 %操作过程是 !首先对叶片和叶轮外壳气蚀部位表面进行喷砂处理或砂轮机打磨表面处理 !使其金属表面全部露出金属灰白色光泽 %然后 !根据气蚀的情况选定用量 !充分拌合均匀所需柔软陶瓷 12 复合材料 !对其气蚀表面进行涂抹 !使其充分进入气蚀蜂窝孔中 !等柔软陶瓷复合材料初步固化后 -4!再对其气蚀表面进行第二遍涂抹固化后 /-4!用靠模和砂轮机进行修整 !有条件可上车床车削加工 !加工到原部位的设计尺寸还差 )%!) #时!根据情况选定用量 !充分拌合均匀所需柔软陶瓷 32 复合材料 !对其气蚀表面进行涂抹 !达到原部位的设计尺寸要求 % #$.年 *月在大张庄泵站 %号机组解体大修过程中 !采用柔软陶瓷 12$32 复合材料 !对水泵机组叶片和叶轮外壳气蚀部位进行了修复 !效果比较理想 !应积极推广应用 % $)叶轮和叶轮室用不锈钢材料制作法尔王庄暗渠泵站 %台机组 #$.+年投入运行采用镶嵌不锈钢板的方法对汽蚀破坏区进行了修复 !但是到 /年出现了钢板撕裂 $叶轮扫堂的现象 !迫使机组停机 %经技术人员现场分析 !认为修补的气蚀带宽度不够 !所用不锈钢材料及焊接温度处理不妥!造成上述问题 %鉴于尔王庄暗渠泵站 /-4 都不能停机的现状 !采取了用不锈钢整体浇注叶轮和叶轮室方法 !经过 /$/$和 /-年 $年的解体检修检验 !基本无汽蚀情况 %因此 !对于特别重要的泵站!在排除设计因素的前提下 !采用此方法效果比较好%下转第 ,/页,-, 海河水利 $%!年 -月 据和相关法律等 !通过机制创新 #以市场机制确保文献数字化工作可持续发展 一是文献数字化工作由海委指导 %通过龙网公司管理 #使技术 %人员 %资金得到保证 海委文献数字化工作主要是在海委指导下 #通过适当补助启动资金 #全面委托龙网公司进行管理 %推广和市场运作 #以收取的费用反过来继续推进文献数字化工作 #从而实现文献数字化的可持续发展 二是数字化工作用公司机制来考核 #避免人浮于事 %效率低下和后劲不足现象的发生 海委文献数字化建设工作#周有周计划 %月有月计划 %年有年计划 #周末 %月尾% 年终龙网公司按海委文献数字化建设质量要求和制订的计划进行考核 #作到奖惩分明 三是数字化文献成果用市场机制来推广 在信息服务方面 #采取形式多样的服务方式 如#无偿服务和有偿使用相结合#自建和引进相结合 #会员制 %包库使用和按条计费等多种服务方式 同时 #为保证建设方和用户的双方权益 #还与用户签订 信息服务协议 ( 基本经验 !领导重视是搞好文献数字化的关键 汪恕诚部长指出 $水利信息化是水利现代化的基础和重要标志 在水利现代化建设中 #必须大力推进水利信息化进程 (海委的水利文献数字化建设一直得到各级领导以及各兄弟单位的关心 %支持与指导 海委领导高度重视水利文献数字化建设 #在人 %财和物等方面给予充分扶持 #保证了各项工作的顺利开展 !#将文献数字化工作纳入海委信息化建设的重点工作中 #避免了重复建设 #实现了信息共享和标准化进入新世纪 #海委确定了 以数字海河流域为中心#全面带动海委各项工作上水平 (的工作思路 #将文献数字化纳入了 数字流域 (总体规划和建设中 按照委信息化建设的要求 %思路和标准来实现文献数字化 #根本上保证了技术的先进性 %标准的统一性和数据的共享性 尽管海委水信息库和水信息网从开通到现在时间不长 #但其产生的效益尤其是对委机关信息化建设的助推作用十分显著 一是在委机关营造了强烈的信息文化 (氛围 #大大强化了海委职工乃至职工家属的网络和信息意识 )二是水信息网和水利数据库中大量有价值的信息为广大职工的工作提供了快捷方便的条件 如#海委组织编写流域 十五 (规划 %流域水资源规划和流域防洪规划时 #很多有用的信息和材料都来自水信息网和水利数据库 几点建议海委水利文献数据化建设刚刚起步 #还需要我们不断去探索和实践 #以便为水利行业提供更好的信息服务 为了更好地做好水利文献数据化建设工作 #建议如下 $一是进一步拓宽信息服务内容与范围 #多方筹措资金 #加大水利文献数据化建设力度 二是充分利用网络优势 #促进海委系统内部信息的共享 #增强各信息部门的协调性和一致性 #提高工作效率和管理水平 三是全国水利数字化图书馆建设 #应采取分工合作的方式进行 #不搞重复建设 #因而可以支持具有一定基础的单位率先建设具有特色的专题数据库 参考文献 $ *+李荣霞 海委水信息网馆藏数据库的使用方法及应用 *+海河水利 #()*#!+, !上接第 !页 !几种方案优劣综合比较以上几种方案在引滦泵站先后均采用过 #经过技术性能分析比较