柳玲玲

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400）

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，但是水資源短缺問題的存在，對我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展產(chǎn)生了制約。而水泵這一灌溉工具的應(yīng)用可以直接將地下水或者地表水進(jìn)行提取，滿足農(nóng)田灌溉需求。但在實際的水泵運(yùn)行過程中，又存在著各種各樣的問題。只有加強(qiáng)水泵運(yùn)行的管理養(yǎng)護(hù)，提高水泵的運(yùn)行質(zhì)量，才能夠充分發(fā)揮水泵在農(nóng)田灌溉中的作用，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

1 工程概況

甘肅省景泰川電力提灌工程（以下簡稱景電工程）是跨省區(qū)、高揚(yáng)程、多梯級、大流量的大Ⅱ型電力提灌工程。工程總體規(guī)劃、分期建設(shè)，有泵站43 座，建成干、支、斗渠1 391 條2 422 km，總投資8.56億元。工程原設(shè)計流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，裝機(jī)容量25.97 萬kW，設(shè)計灌溉面積5.50萬hm2。工程更新改造后，設(shè)計流量37.4 m3/s，加大流量43.89 m3/s，裝機(jī)容量30.6 萬kW，設(shè)計灌溉面積8 萬多hm2。

經(jīng)過多年的運(yùn)行，景電工程已成為灌區(qū)近50 萬人民群眾生存致富的依托，成為建設(shè)高揚(yáng)程工程的典范，成為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的命脈，成為綜合指標(biāo)評價突出的“中華之最”。

但在工程運(yùn)行過程中，水泵的運(yùn)行卻經(jīng)常出現(xiàn)振動、氣蝕等問題[1]。只有對這些問題的出現(xiàn)原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并采取針對性地解決措施，提高水泵的運(yùn)行質(zhì)量，才能將景電工程的作用真正發(fā)揮出來，為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供保障。

2 灌區(qū)水泵運(yùn)行過程中出現(xiàn)振動問題的原因

2.1 水泵氣蝕

受到外界因素的影響，灌區(qū)水泵運(yùn)行過程中，其內(nèi)部壓力會降低。如果內(nèi)部壓力比汽化壓力更低，就會離析出大量的水泡。氣泡順著水流運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)高壓區(qū)域時其周圍的液體就會潰滅[2]。在氣泡潰滅之后，水流質(zhì)點(diǎn)就會對氣泡中心進(jìn)行猛烈的沖擊，并形成局部水錘現(xiàn)象。如果在出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象之后，灌區(qū)水泵依然強(qiáng)行運(yùn)行，水泵的運(yùn)行性能就會受到嚴(yán)重的影響，相應(yīng)的過流部件會遭到損害。如果氣蝕現(xiàn)象時有時無，水泵同樣繼續(xù)運(yùn)行，水泵的正常使用壽命會大幅度縮短，甚至因為斷流情況的產(chǎn)生而使灌區(qū)水泵無法保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。

分析水泵氣蝕產(chǎn)生的原因，主要與以下4 方面因素有關(guān)：一是沒有嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行工況的設(shè)計；二是沒有嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行進(jìn)流條件的控制；三是在灌區(qū)水泵運(yùn)行過程中局部水文和壓力比較高；四是水泵的生產(chǎn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，并且在生產(chǎn)過程中使用了劣質(zhì)的材料和落后的生產(chǎn)工藝。

2.2 水泵磨損嚴(yán)重

在景電工程運(yùn)行過程中，存在的水源泥沙比較多。而受到這些水源泥沙的反復(fù)沖刷，灌區(qū)水泵的零部件表面與磨粒之間就會相互磨損，并對水泵的運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果水泵的零部件表面、輪轂體表面以及隔舌附近均遭到嚴(yán)重的磨損，并且這些部位的密封性降低，空氣就會進(jìn)入水泵內(nèi)部，使水泵在運(yùn)行過程中出現(xiàn)振動問題。

2.3 電機(jī)與機(jī)械故障

在轉(zhuǎn)動設(shè)備與流動介質(zhì)當(dāng)中，低強(qiáng)度的振動是必然存在的現(xiàn)象。但是受到機(jī)組不同心等因素的影響，水泵會出現(xiàn)以下幾種情況：一是定子摩擦；二是軸承偏磨；三是基礎(chǔ)剛度降低；四是轉(zhuǎn)子靜平衡能力降低；五是動力不平衡；六是地腳螺栓松動等。這些問題的存在，均會使水泵機(jī)組出現(xiàn)振動問題。

2.4 水流流態(tài)紊亂

灌區(qū)水泵運(yùn)行穩(wěn)定性較低，甚至出現(xiàn)振動問題，還與其泵站設(shè)計不合理有關(guān)[3]。首先，如果泵站內(nèi)部的布局出現(xiàn)問題，池內(nèi)水流速度不均勻，并導(dǎo)致回流區(qū)出現(xiàn)旋渦，會產(chǎn)生明顯的水流流態(tài)紊亂問題。其次，如果水泵進(jìn)水量較少，水泵摻氣現(xiàn)象嚴(yán)重，也會使水泵機(jī)組出現(xiàn)振動問題，降低水泵的運(yùn)行效率。

3 水泵汽蝕類型與危害

在使用水泵機(jī)械時，機(jī)械會在一定程度上出現(xiàn)磨損問題，這種磨損是受到多種磨損綜合作用影響而形成，不是單一類型磨損所產(chǎn)生的作用。磨損的類型主要有以下幾種：腐蝕磨損、磨粒磨損、黏附磨損以及沖蝕磨損等，其中，沖蝕磨損以及磨粒磨損是較為常見的磨損類型。沖蝕磨損主要類型有液滴磨損以及汽蝕磨損，而磨粒磨損是磨粒和水泵零部件表面產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生的磨損。在葉片泵中，常見汽蝕問題有間隙汽蝕、渦帶汽蝕和葉面汽蝕，容易出現(xiàn)磨損以及汽蝕問題的部位有葉輪工作面、輪轂體表面、葉片正面、葉片背面、導(dǎo)葉體葉面、蝸室內(nèi)壁、隔舌等。水泵性能會在很大程度上受到汽蝕的影響，也將嚴(yán)重?fù)p害過流部件。當(dāng)出現(xiàn)汽蝕問題時，并且沒有穩(wěn)定的水流，機(jī)組在運(yùn)行中會發(fā)出噪音，甚至是產(chǎn)生強(qiáng)烈震動，嚴(yán)重影響水泵運(yùn)行效率及質(zhì)量，也會在一定程度上降低水泵使用壽命。

4 灌區(qū)水泵運(yùn)行中的管理養(yǎng)護(hù)方法

4.1 降低水泵氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率

做好灌區(qū)水泵中的管理養(yǎng)護(hù)工作，要重點(diǎn)降低水泵氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率。首先，提高灌區(qū)水泵的設(shè)計質(zhì)量，對水泵自身的高程進(jìn)行合理控制，或者在水泵安裝過程中，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況適當(dāng)降低水泵的安裝高度，確保水泵的氣蝕余量范圍始終在裝置氣蝕余量之下。與此同時，還要對進(jìn)流條件進(jìn)行優(yōu)化，提升進(jìn)水池與進(jìn)水流態(tài)的科學(xué)合理性。只有這樣，才能夠提升水流運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免水流旋渦的形成。其次，對運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整，即先對當(dāng)前的水泵運(yùn)行工況有一個全面的了解，然后對水泵的變徑、變速、變角以及變閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)，提升水泵機(jī)組的運(yùn)行控制條件，降低水泵氣蝕問題的出現(xiàn)概率。與此同時，縮短進(jìn)水管的長度，減少管路附件，借此達(dá)到控制管路水頭損失的目的。再次，在葉輪的選擇上，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇不銹鋼材質(zhì)的葉輪[4]，或者在葉輪生產(chǎn)過程中增加電鍍噴涂合金材料，通過精細(xì)化加工手段的實施提高葉輪表面的光潔程度，可以使灌區(qū)水泵具備較強(qiáng)的抗氣蝕能力。最后，在泵體表面和葉輪表面涂抹一層非金屬涂護(hù)材料，例如尼龍粉、環(huán)氧樹脂或者聚氨酯等，可降低氣蝕對水泵運(yùn)行的影響。

4.2 降低泥沙對水泵的磨損

做好灌區(qū)水泵的管理養(yǎng)護(hù)工作，還需要降低泥沙對水泵的磨損。首先，在進(jìn)水池前設(shè)置沉砂池，借此達(dá)到降低水流速、降低進(jìn)水池泥沙量的目的。其次，對電機(jī)及其相關(guān)機(jī)械做好管理維護(hù)。對此，可以通過調(diào)節(jié)水泵機(jī)組同心度、更換受損軸承、校正轉(zhuǎn)子動靜平衡、緊固松動螺栓等措施做好電機(jī)及其機(jī)械設(shè)備的管理養(yǎng)護(hù)。

4.3 全面落實電機(jī)和機(jī)械部分維護(hù)工作

水泵機(jī)組會受到電擊振動影響而產(chǎn)生振動問題，為了對該問題進(jìn)行有效解決，需要做好以下幾方面工作：一是合理調(diào)節(jié)同心度，對于已經(jīng)損壞了的軸承及時更換；二是對轉(zhuǎn)子的動靜平衡進(jìn)行校正；三是全面檢查螺栓，如果發(fā)現(xiàn)其存在松動問題，需及時緊固，并檢查安裝檢修質(zhì)量；四是對電擊器系加以調(diào)整，防止出現(xiàn)不必要摩擦。

4.4 優(yōu)化水泵的運(yùn)行管理

做好灌區(qū)水泵管理養(yǎng)護(hù)工作還需要優(yōu)化水泵的運(yùn)行管理，延長水泵的使用壽命[5]。首先，對水量進(jìn)行合理化調(diào)配，避免梯級泵站之間的水出現(xiàn)斷流問題。其次，及時清理進(jìn)水池中的垃圾和雜物，借此提升進(jìn)水池中水流的平穩(wěn)度。最后，對水泵進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理，避免泵站與泵站之間出現(xiàn)回流問題。

4.5 水泵日常管理養(yǎng)護(hù)措施

4.5.1 運(yùn)行前檢查 水泵運(yùn)行前應(yīng)對其電氣以及儀表進(jìn)行檢查，保證其處于正常工作狀態(tài)，檢查內(nèi)容主要有接頭連接是否牢靠、電壓表是否有正常示數(shù)、保險絲是否存在熔斷問題、電源是否出現(xiàn)短路情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些問題時需要及時找出原因，并制定相應(yīng)策略加以修理，以保證供電正常進(jìn)行。另外，應(yīng)檢查管道是否存在滲漏情況，明確水泵壓力值與液壓值的范圍，對軸承潤滑油的油質(zhì)以及油量進(jìn)行檢查，確保轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動靈活無阻礙，也應(yīng)檢查新安裝機(jī)組的地腳螺絲是否存在松動問題。

4.5.2 運(yùn)行中巡視 對水泵進(jìn)水口是否存在漂浮物或者雜物進(jìn)行定時檢查，及時清理雜物，避免堵塞進(jìn)水口或?qū)㈦s物吸入泵內(nèi)。明確水泵軸承以及動力機(jī)是否處于正常的溫度范圍，查看水泵振動與聲音是否存在異樣，儀表示數(shù)是否處于正常波動范圍內(nèi)。如果水泵運(yùn)行中存在聲音異常，電流表示示數(shù)超出正常范圍，需要停車檢查，明確原因，解決事故后才可開機(jī)，避免擴(kuò)大事故范圍，損壞設(shè)備。也應(yīng)考察水池水位，避免水位過低對水泵運(yùn)行造成影響，同時進(jìn)行詳細(xì)運(yùn)行記錄。

4.5.3 運(yùn)行一階段后的檢修 在水泵運(yùn)行一階段后要對其零部件進(jìn)行檢修和維護(hù)保養(yǎng)。

5 水泵過流部件的修復(fù)措施

5.1 修復(fù)泵殼泵體

一般情況下，高揚(yáng)程灌區(qū)的水泵泵殼鑄造材料為灰口鑄鐵，其具有良好鑄造性能以及切割性能，并且性價比比較高。但同時也存在一些缺陷，例如鑄鐵雜質(zhì)較多、存在較大材質(zhì)脆性和較高含碳量，使其難以增強(qiáng)其抗拉強(qiáng)度，同時不具備良好的韌性以及塑性。當(dāng)出現(xiàn)汽蝕以及磨蝕等問題時，殼體將會有蜂窩或者是孔洞等缺陷出現(xiàn)，受到熱應(yīng)力以及機(jī)械力的共同作用，殼體極易出現(xiàn)裂縫，當(dāng)情況比較嚴(yán)重時，會有局部損壞問題發(fā)生?，F(xiàn)階段主要會使用冷補(bǔ)焊法、熱補(bǔ)焊法、環(huán)氧樹脂玻璃絲布修補(bǔ)法來修補(bǔ)泵殼。

5.2 修復(fù)水泵葉輪

5.2.1 速成鋼修補(bǔ)方法 在修補(bǔ)工作開展前，應(yīng)將水泵葉輪表面需處理部位清理干凈，使其成為粗糙面，接著根據(jù)相應(yīng)比例來調(diào)和速成鋼紅藍(lán)兩色材料，并適量摻入鋼砂進(jìn)行快速攪拌，在拌和后形成混合物，在修補(bǔ)部位涂抹該混合物，使其黏結(jié)在其中。在膠體固化前可利用灰刀反復(fù)壓實，在膠體硬化后利用銼刀銼平表面。

5.2.2 環(huán)氧樹脂修補(bǔ)方法 在修補(bǔ)過程中需要應(yīng)用磨光機(jī)開展除銹以及清渣等處理工作，接著使用丙酮進(jìn)行清洗。將需修補(bǔ)表面清理干凈后，根據(jù)設(shè)計配合比，在玻璃器皿中放入適量的環(huán)氧樹脂、二甲酸二丁酯、乙二胺、丙酮進(jìn)行均勻的攪拌。確保均勻后使用毛刷蘸取環(huán)氧樹脂，將其涂抹至葉片表面，并運(yùn)用灰刀刮平和壓光，等到其固化后，再進(jìn)行2～3 遍的涂抹。確保其在干燥、常溫的條件下養(yǎng)護(hù)，在2 d 后進(jìn)行修磨，使其更加順暢平整。

6 結(jié)語

水泵在農(nóng)田灌溉中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展有著直接的影響。但是水泵運(yùn)行中振動問題與氣蝕問題的存在，對其運(yùn)行質(zhì)量與使用壽命產(chǎn)生了影響。在這種情況下，必須要結(jié)合灌區(qū)實際情況，采取針對性的措施降低水泵氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率、降低泥沙對水泵的磨損，并對水泵的運(yùn)行管理工作進(jìn)行優(yōu)化。只有這樣，才能不斷提高灌區(qū)水泵的運(yùn)行質(zhì)量，滿足農(nóng)田灌溉需求。