大型水泥涡壳式泵站的技术改造介绍

1.前言

    上海市黄浦江原水厂1987年建成两座原水输送泵站，即临江泵站和严桥泵站，各装6台大型立式水泥涡壳混流泵，担负着将黄浦江上游水质较好的原水通过两站接力输送到上海市区各自来水厂，日输送能力为350万吨。自投入运行至1997年，十年间逐步暴露出了一些问题，长沙水泵厂有限公司应业主要求并在上海市有关部门的配合下，对两个泵站进行改造(投入近三千万元的改造资金)。从1998年至2001年，已将12台水泥肘形吸入涡壳式混流泵全部改造为湿坑式水槽吸入斜流泵，大大提高了泵组运行效率及可靠性，产生了显著的节能效果和经济效益。

    2.泵站基本情况

    临江泵站和严桥泵站原采用1800HLWB-12型立式混流泵。

    其结构特点为：肘形水泥吸入流道、水泥涡壳式混流泵，半可调、半开式叶轮，叶轮室嵌于水泥基体中，浮动环式轴封，水泵电机两轴刚性联接泵转子轴向力由电机推力瓦承受。泵设计点性能参数：Q=7.792m3/s，H=12.2m，n=300r/min，m=87.2%，配套电机功率1600kW。

    3.原泵站存在的主要问题

    (1)运行效率低。据现场测算，泵运行效率仅有60%~70%，原因主要是无法保证叶片与叶轮室之间的间隙符合设计要求(0.8~1.0mm)。

    (2)密封可靠性差。原泵轴封采用浮动环形式的密封结构，密封稳定性较差。因此运行时，不得不在泵盖上面放置一台潜水电泵，并在该层面上设置一个专职巡视人员。一旦发现泵泄漏过大，立即启动潜水电泵抽排泄漏水，以防止泵房被淹没。

    (3)泵检修周期短。原泵运行约一年的时就出现振动强、轴封泄漏大、泵效率大大降低等问题，必须停机检修。

    (4)叶片汽蚀破坏。每年大修时，叶轮叶片有汽蚀破坏麻点，每次大修都要焊补和打磨叶片，而且维护人员劳动强度大、工作环境差。

    4.改造方案及实施

    针对原泵站存在的主要问题，对泵性能、泵结构、泵房吸入流道、泵安装基础重新设计，即改为湿坑式水槽吸入立式斜流泵，仅原配套电机不变；但电机安装基础层重新布置地脚螺栓。

    根据过去的运行情况及对泵装置特性的分析，确定新泵的设计参数为：流量Q=9m3/s；扬程H=12m；转速n=300r/min(原电机转速)；泵比转数ns=3.65nQ1/2/H3/4U510。

    选用L500优秀水力模型作模型换算设计，新泵型号定为88LKSE-18J。

    实物泵经真机试验后，性能参数达到设计要求。

    5.改造后泵的结构特点

    与原泵型结构相比，其结构特点为：

    (1)原为水泥涡壳式混流泵；现为全金属导叶式混流泵；

    (2)原泵叶轮室嵌入水泥中固定，与叶片对应部位为球面；现叶轮室可随泵转子部件抽出，与叶片对应部位为锥面，因此更换、维修方便；

    (3)原叶轮汽蚀基准标高约为-1.95m，现叶轮汽蚀基准标高约为-3.5m，叶轮标高位置降低了1.55m，因此在同样的吸入水位情况下，装置汽蚀余量增加了1.55m，有利于避免汽蚀的发生；

    (4)原叶轮悬臂长度约1.1m，现叶轮悬臂长度仅0.6m左右。因此泵的下部轴承的受力状况大为改善，延长轴承寿命，有利于降低叶轮的摆动和减轻叶片与叶轮室之间的磨损；

    (5)新泵在机泵相联的联轴器之间有一个调整螺母，可方便地通过泵轴调整叶轮的相对高度位置，在安装和维修时，便于调整叶轮叶片与叶轮室的间隙，使其间隙始终保持设计值要求，使泵的运行效率不因间隙的增大而降低；

    (6)新泵的轴封采用一般填料密封，其部位在泵的最高处，泄漏量少，且泄漏水可自行排入集水坑，无需设置专门岗位巡视和排水；

    (7)新泵的转子部件可从上部抽出，泵的检修工作可在电机安装基础层进行，无须钻进泵内补焊、打磨，不仅保证了检修的质量和效率；而且大大改善了检修工作环境。

    6.结束语

    此项技术改造工作自1998年试行，至2001年全部完毕，投入运行时间最长的已有8年多。现场测试结果与原泵运行测算结果相比较：

    (1)泵运行效率可达88%。在全年输送8亿立方米水量的情况下，与原泵相比，可节省电费支出960万元。若在350万吨/日设计负荷下运行，每年节省的电费支出可达1400多万元，投入的改造资金在三年之内即可收回；

    (2)新泵3~4年一次大修，检修周期延长了3~4倍，维修工作量和维修费用也相应得到了降低；

    (3)机组振动烈度在5mm/s以下，轴封泄漏正常，提高了运行安全可靠性，减少了维护操作岗位；

    (4)运行4年以来，叶片上没有发现汽蚀破坏麻点；

    (5)改善和减轻了操作维护人员的工作环境和劳动强度。

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