周 麗，馬尚男

（1.嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾 161005; 2.松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

尼爾基工程真空激光泵排氣管的優(yōu)化改造

周 麗1，馬尚男2

（1.嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾 161005; 2.松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

由于真空激光準直系統(tǒng)能同時觀測各測點的水平和垂直位移，具有高精度、作業(yè)條件好、不受外界溫度濕度和觀測時間的限制等特點，因此被廣泛應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測的變形測量中。在該系統(tǒng)中，必須保證管道內(nèi)氣壓控制在一定范圍內(nèi)，從而使激光接收裝置上測得的大壩變形值更接近真實，因此抽真空設(shè)備的正常運行是系統(tǒng)運行的前提。文中介紹了尼爾基水利樞紐抽真空設(shè)備運行中發(fā)現(xiàn)的問題及提出的優(yōu)化改造方案。

尼爾基；真空激光泵；優(yōu)化改造

1 尼爾基真空激光準直系統(tǒng)簡介

真空激光準直系統(tǒng)能同時觀測各測點的水平和垂直位移，具有高精度、作業(yè)條件好、不受外界溫度、濕度和觀測時間的限制等特點，因此被廣泛應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測的變形測量中。尼爾基水利樞紐真空激光準直系統(tǒng)是波帶板激光準直裝置和真空管道系統(tǒng)的結(jié)合，即裝有波帶板裝置的測點箱與適合大壩變形的軟連接的可動真空管道聯(lián)成一體，其中真空管道系統(tǒng)包括真空管道、測點箱、軟連接段、兩端平晶密封段、真空泵及其配件。為了監(jiān)測溢洪道閘墩、廠房的垂直位移，利用激光準直測壩系統(tǒng)同時觀測水平位移與垂直位移的特點，布置2條激光準直測壩系統(tǒng)，觀測溢洪道與廠房的垂直位移。同時，在廠房、溢洪道兩端分別設(shè)置了雙標倒垂孔，作為校核基點，其中溢洪道真空激光測點12個，廠房段真空激光測點17個。

要保證真空激光測量的精度和準度，必須保證管道內(nèi)的氣壓控制在一定范圍內(nèi)，一般控制在30 Pa以下。抽真空設(shè)備的良好運行是保證整套系統(tǒng)良好運行的前提，該設(shè)備由抽真空控制屏、真空泵、電磁閥、冷卻循環(huán)水、真空檢測儀表等組成。每次進行數(shù)據(jù)采集前，首先檢查真空泵油和循環(huán)冷卻水是否達到標準，檢查完畢達到啟動抽真空標準后，通過抽真空控制屏啟動抽真空，此時的流程如下：啟動循環(huán)水→啟動真空泵→開啟電磁閥→抽氣正常運行→檢查真空檢測儀表→達到要求→抽真空結(jié)束，此后進行觀測。

2 優(yōu)化改造

該系統(tǒng)選用的真空泵是2X-30型旋片式真空泵，主要部件有泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧、傳動帶等，真空泵使用1號真空油或稱1號機械油，傳動帶型號為B-1499。

在真空泵的運行過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)真空泵油消耗異常，立即查找原因，解決問題。通過查找相關(guān)資料及認真分析真空泵抽真空運行原理及其構(gòu)造特點，結(jié)合現(xiàn)場進行多次觀察與試驗，排除了多種導(dǎo)致真空泵油消耗異常的原因，最終得出結(jié)論為：由于設(shè)計及施工原因，真空泵排氣管低且短，所以導(dǎo)致真空泵油損耗。真空泵工作原理如下：2個旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和2個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，與吸氣口相通的空間A的容積是逐漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的，正處于壓縮過程。由于空間A的容積是逐漸增大（即膨脹），氣體壓強降低，泵的入口處外部氣體壓強大于空間A內(nèi)的壓強，因此將氣體吸入。當空間A與吸氣口隔絕時，即轉(zhuǎn)至空間B的位置，氣體開始被壓縮，容積逐漸縮小，最后與排氣口相通。當被壓縮氣體超過排氣壓強時，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內(nèi)的油層排至大氣中。由泵的連續(xù)運轉(zhuǎn)，達到連續(xù)抽氣的目的。所以正是由于排氣管低且短，被壓縮的氣體在穿過油層時同時將部分油帶入排氣管道，造成了真空泵油的大量流失。

一方面真空泵油的流失會造成真空泵油的損失浪費，增加成本；另一方面影響真空泵的工作效率并容易對真空泵造成一定的危害，影響其正常使用壽命，因此為了解決這個問題，制定了改造方案。方案中增加主管路配管尺寸，使管路通徑與真空泵的進氣法蘭通徑相一致，盡量保證壓力降不至于過大，同時增加管路高度，經(jīng)過對現(xiàn)場實際情況的分析及多次試驗，管路高度增加80 cm左右較為適宜，這樣整個管路長度增加了約150 cm。通過對真空泵排氣管實施優(yōu)化改造，避免了真空泵油被帶走損失現(xiàn)象的發(fā)生，從而節(jié)約了成本，提高了設(shè)備效率，延長了真空泵使用壽命。

3 改造后效益體現(xiàn)

依照SL60—94《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求及尼爾基水利樞紐的特點，真空激光準直系統(tǒng)的觀測頻次是每月3次。實行優(yōu)化改造前，每觀測2次就要給真空泵加一次真空泵油，每次約加入兩桶油；對真空泵排氣管實行優(yōu)化改造后，每觀測4～5次才需要加一次真空泵油。從長遠來看，實行優(yōu)化改造后，大大節(jié)約了成本，且有助于減少對真空泵的磨損，增加其使用壽命，并為其他樞紐同類觀測項目的設(shè)計和施工提供了借鑒。

4 結(jié)語

大壩安全監(jiān)測是了解大壩運行狀態(tài)的重要手段,通過監(jiān)測布置及數(shù)據(jù)分析,可以直觀地了解建筑物的工作狀況,保證工程的安全運行，從而可以更好地發(fā)揮工程效益、節(jié)約工程投資。因此必須認真做好觀測工作，保證原始數(shù)據(jù)真實有效，不斷探索先進的理念與方法對數(shù)據(jù)進行整編分析，得出大壩的運行性態(tài)，于此同時做好觀測設(shè)施及儀器、設(shè)備的保養(yǎng)與維護工作，在監(jiān)測實踐中勇于探索，發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因處理與改進，不斷提高監(jiān)測技術(shù)和水平，使其更加合理和完善，使安全監(jiān)測各個環(huán)節(jié)成為相互支持、相互保證的一個有機整體，確保樞紐正常運行，積極發(fā)揮工程效益。

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2016-07-20