立式轴流泵液压叶片调节机构故障的技术处理

立式轴流泵液压叶片调节机构故障的技术处理

王岩 叶奎成 杨模 董秋志

江苏省骆运水利工程管理处 江苏宿迁 223700

【摘要】本文就泗阳二站立式轴流泵液压叶片调节机构运行过程中受油器发生严重漏油现象的原因进行分析，对现场采取的应急处理的技术方案进行可行性论证。运行实践证明，技术处理措施得当，能够满足机组安全运行的要求，处理方案可供同类型的故障维修参考借鉴。

【关键词】水泵机组；叶片调节机构；受油器；密封磨损；抢修方案

1. 工程概况

泗阳第二抽水站（以下称泗阳二站）建成于1996年10月,1997年3月正式投入抽水运行。该站装设2台套2.8ZLQ-7.0立式液压全调节轴流泵，叶轮直径2800mm，叶轮中心高程7.9m，单机流量33m³/s，肘形进水流道，虹吸式出水流道，总装机容量5600 Kw。

工程位于泗阳县城东南方向的中运河输水线上，与泗阳第一抽水站（以下称泗阳一站）、泗阳节制闸等大型水工建筑物及其附属工程组成中运河泗阳水利枢纽，是江苏省淮北地区宿迁、徐州地区补水、泄洪的关键性口门工程。泗阳二站与泗阳一站同是江苏省江水北调暨南水北调东线一期工程的第四梯级、江苏省淮水北调第一梯级的主力抽水泵站。

2. 系统结构

泗阳二站主水泵叶片采用液压全调节运行方式。液压调节机构设备生产于上世纪90年代，系大型水泵叶片调节机构的第一代产品。机构主要由配压阀、受油器、双腔式三段操作油管、接力器、反馈机构等单元部件组成。机构原理如图1：

图1：泗阳二站叶片调节机构原理图

叶片调节机构安装于水泵机组主电动机的顶部。机组运行时，受油器的受油管随泵轴一同旋转。调节叶片角度时，操作杠杆机构，通过调节配压阀活塞上下移动，压力油通过配压阀的工作口向受油器流通，受油管分别向操作油管内腔、外腔供油，进入接力器的上腔或下腔，带动接力器活塞作上下移动，从而带动叶片向正角度、负角度方向运动，达到改变叶片安放角度，调节水泵流量；同时操作油管连接受油管作上下移动。叶片调节完成后，内外腔压力平衡，由杠杠机构的负反馈作用，封闭配压阀的工作油口，叶片处于受力平衡状态，叶片调节机构进入稳定运行状态。机构的渗漏油进入底部的集油盘，流至回油箱。

3. 故障分析

2018年6月14日15时许，泗阳二站2#机组运行时，突发叶片调节机构受油器严重漏油，被迫停机。

停机对叶片调节机构受油器、配压阀拆解后发现，受油器的受油管发热严重，轴端滚动轴承损坏，轴系烧灼变形，受油管内腔与外腔隔离支撑肋架断裂击穿，受油管密封铜套磨损变形，间隙达2.1mm。由于受油器密封铜套严重损坏，漏油严重，集油盘溢满，造成甩油现象。

时值抗旱抽水运行、用水的高峰时节。下游水位偏低，全站机组满负荷运行，机组运行振动加剧，水动压力、轴向的摩擦力、离心力、惯性力等的综合作用，造成运行时受油器轴承副磨损加大；限于原设备的设计、加工技术条件，间隙配合精度和光洁度误差，造成密封效果不良；机组超工况运行，上操作油管运行摆动幅度变大，同心度误差增大，更加剧了密封件的老化、磨损；长期运行，造成部件发热、变形、强度下降和零件损坏。实践表明，液压调节机构的受油器是故障率最高的系统部件。

4.应急处理

鉴于抗旱抽水任务的紧迫，原设备的相关部件已经停产，备品件重新加工、制造，周期需要2周以上，机组暂不具备长期停运采取正常维修措施的条件。经研究，决定采取如下技术方案：

4.1拆除原操作机构

将主电机顶部的液压调节机构全部拆除，只保留集油盘、底座、转子轴端导向铜套、中操作油管，测量中操作油管连接法兰面与集油盘上端面的距离，确认停机后叶片安放角在-6^。的行程参考点。

4.2对液压操作系统接力器进行油压试验

液压操作机构拆除后，制作专用压盖，联接中操作油管，利用顶转子高压油泵进行油压力密封试验。用高压油泵以2.5Mpa压力（原系统设计工作压力1.8Mpa）对操作油管内、外腔注油，30分钟后，压力无明显下降，表明操作油管、接力器及叶轮部件密封状况良好。

4.3 增加压盖注油口和监视压力表

在确认操作油管、接力器及叶轮部件密封状况良好的前提下，增设专用压盖、注（放）油阀、压力表，重新安装后注油，测量操作油管行程，将叶片角度调至约-4°。安装图如图2。

图2：专用压盖安装图

5.开机运行

2018年6月15日16时许，应急措施完成，具备开机条件。

为减小机组启动扬程，先暂停1#机组，适当抬高下游水位，启动2#机组投入运行后，在开启1#机组投入运行。

经实测，2#机组故障处理后运行流量为26.4m³/s,比调度指令流量少了约3.6 m³/s。机组稳定运行了1329台时，抽水量约1.26亿m³。机组安全发挥了效益，为抗旱度汛做出了显著贡献。

6.结语

大型水泵机组的叶片调节方式中，液压调节型式系统结构较为复杂，设备的加工、安装要求较高，但技术成熟，运行可靠。

2018年10月，选用BYKJ-BL型叶片调节机构对原叶片调节机构实施升级改造。操作油管采用三段式结构，便于受油器总成备品件的定制和更换，可有效避免叶片调节机构故障时的机组解体，提高机组运行的安全可靠性能和检修效率。叶调机构故障时，特别紧急状况下，仍可以采用泗阳二站2#机组的故障应急处理方案，能够满足机组应急连续运行的技术要求。

【参考文献】

[1]黄海田，钱福军，魏强林.某泵站机械式叶片调节机构设计缺陷及改进[J],水泵技术. 2006,(06)43-45.

[2]雍成林,朱承明,阚永庚等。水泵叶片液压调节受油器结构形式的探讨[J],南水北调与水利科技. 2010,8(05)162-166.