摘 要： 泵組超負荷運轉是泵站生產(chǎn)中經(jīng)常遇見的現(xiàn)象，本文結合實例進行了原因分析，并提出了解決方案，應用效果良好，值得推廣。

關鍵詞：泵組 超負荷運轉 過流 葉輪 切削

1 問題的提出

獺湖泵站系深圳市東部供水水源工程調蓄泵站，按綜合自動化系統(tǒng)模式進行設計和配置，裝機6×280kW，四用二備，設計流量約1.5m3/s，設計揚程12.5m，調蓄水庫設計蓄水水位為66m。受深圳市長期缺水局面影響，調蓄水庫蓄水水位從未達到設計水位66m，日常運行基本保持在59m以下，泵組基本以2臺運行甚至單臺運行。為測試調蓄水庫大壩高水位運行下的滲漏情況，需要開展水庫調蓄工作，將蓄水水位逐級提高，相應泵組數(shù)量逐級增至4臺運行。調蓄過程中發(fā)現(xiàn)，當蓄水水位調至59.7m左右時，監(jiān)控屏上間斷性出現(xiàn)泵組運行功率超過額定功率現(xiàn)象；當水庫水位蓄至61m左右時，監(jiān)控屏顯示泵組過流報警信號，運行功率高達292kW，經(jīng)現(xiàn)場緊急會診，決定在確保水力過渡過程平穩(wěn)的前提下盡可能短的時間內將泵組運行臺數(shù)由4臺逐級減至1臺，經(jīng)以上處理，泵組運行恢復正常。

2 泵組診斷試驗

結合泵組歷史運行記錄，調查小組經(jīng)仔細檢查泵組附屬設備的運行狀況和系統(tǒng)電壓電流的穩(wěn)定性，認為泵組運行條件符合設計要求，初步判定問題出在泵組運行參數(shù)異常，并迅速制定了診斷試驗計劃方案。

調查小組按診斷試驗計劃方案把泵組從1臺運行逐漸增至4臺組合并聯(lián)運行，即1#~6#泵分別組合為4臺泵組并聯(lián)運行，同時實時記錄試驗數(shù)據(jù)并輔以現(xiàn)場檢查測試。試驗條件成熟后的水庫蓄水水位為64m。試驗程序如下：

2．1單臺泵組輪換運行測試參數(shù)均為正常。

2．2進入多臺并聯(lián)運行測試階段準備。

2．3 1#泵組投運正常后，試驗2臺泵組聯(lián)合運行，當并入2#泵組，經(jīng)測試，泵組揚程在13m左右，單泵平均流量稍超設計流量。

2．4系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，試驗3臺泵組聯(lián)合運行，當并入4#泵組，經(jīng)測試，泵組揚程在13～14m，單泵平均流量超過設計流量，其中，4#泵組電機電流超過額定電流。

2．5在系統(tǒng)無異常工況的情況下，試驗4臺泵組聯(lián)合運行，并入3#泵組，經(jīng)測試，泵組揚程在14～15m，單泵平均流量基本達到設計流量，其中3#泵組、4#泵組運行電流都超過額定電流。

2．6組合并聯(lián)運行中未出現(xiàn)3#或4#泵組的，運行測試參數(shù)基本正常。

3 泵組超負荷運轉原因分析

經(jīng)試驗，并比較運行與設計參數(shù)，調查小組經(jīng)分析，認為雖然各泵組型號完全相同，但3#、4#泵組的實際工況與設計工況差異較大，基本處于過流狀況，其余泵組的實際運行工況略大于設計運行曲線，處于滿負荷運行狀況。結合水泵裝置曲線，發(fā)現(xiàn)水位低于59m工況下，泵組基本處于高效區(qū)運行，但隨著蓄水水位的不斷提高，逐漸偏離高效區(qū)運行，直至表現(xiàn)為超負荷運轉狀況。經(jīng)會診，認為原因如下：

3．1在以往抽水時，水庫蓄水水位基本保持在59m以下，所有泵組運行在最佳工況范圍以外，泵組負荷較輕，電動機運行電流小于額定電流。

3．2在64m高水位下，除3#、4#泵組外，泵組仍可按4臺泵組運行。

以上原因僅僅是操作方式差異的反映，即所謂的外因，事實上，按泵組操作規(guī)程，設計條件下不存在組合并聯(lián)運行會出現(xiàn)差異的問題，因此，需要進一步予以排查，找到真正的解決之道，即所謂的內因，而不是“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”。

從試驗結果可以看出，涉及3#或（和）4#聯(lián)合投運的情況，運行揚程較設計揚程偏高，且偏離高效區(qū)，因此問題癥結出在這兩組上。經(jīng)查安裝現(xiàn)狀況及水泵葉輪狀況，情況良好，因此可以排除汽蝕、旋轉脫流等流動條件惡化因子及機械振動因子。經(jīng)參考相關專業(yè)資料及現(xiàn)有工程案例，檢查組認為，調速和葉輪切削是可選的解決方案，考慮到3#和4#泵組均為定速泵組，不易考慮，因此，選定葉輪切削作為解決方案。

4 泵組超負荷運轉解決方案實施

葉輪切削需遵循切割定律，切削點應與切割拋物線點對應，切割前后揚程與流量函數(shù)關系為：

H=KQ2 （1）

式中，K為常數(shù)，根據(jù)式（1），經(jīng)不斷試驗比較，處理結果如下：

4．1 泵組等級降低一級，即由A級降為B級。

4．2 葉輪從原來A級Ф790切削至Ф770。

4．3 3#、4#泵比轉數(shù)約70，范圍在（60，140）間的泵需將葉片和前后蓋板一并切去，切削工藝(見圖1略)，最大切削量與比轉數(shù)關系（見表1略）。

3#、4#泵實際切割量2.5%，因此切削后對水泵效率基本無影響，經(jīng)試驗表明，通過對葉輪的切削處理，泵組過流問題得到根本的解決，在后期泵組設備運行跟蹤試驗中，監(jiān)測到的泵組運行電流、電動機溫度都在允許范圍內，保證了泵組設備的安全正常運行。

5 結語

5．1水泵葉輪多數(shù)為鑄鐵件，其在生產(chǎn)制造過程中葉輪切削打磨過程會存在一定的差異，同時如果設計中對設備運行富裕量考慮較少，進而就會導致在接近最大負荷時個別泵組會出現(xiàn)超出運行允許范圍，在不能對泵組設備重新更換的情況下，考慮經(jīng)濟費用最小同時，可以考慮對問題泵組的葉輪進行切削處理，適當降低泵組運行負荷，保證泵組的安全運行，發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益，通過獺湖泵站工程實例，也為同類供水工程提供參考資料。

5．2考慮到現(xiàn)有泵組設備運行基本處于滿負荷狀態(tài)，且泵組沒有溫度在線自動監(jiān)控功能，故運行中要求監(jiān)控人員加強對電機電流、機組溫度等的日常監(jiān)控，以防泵組長期超負荷運行，并實時檢查后期泵組實際運行曲線是否下降，在滿足水庫大壩驗收的前提下，繼續(xù)跟蹤檢查泵組的設計是否符合要求。

參考文獻
[1] 郭立君，泵與風機,水利電力出版社，1992年11月
[2] 劉德祥、李良庚，水泵選型的一種改進方法的研究，廣西水利水電，2002年2期

作者簡介
彭琳，女，1969年生,本科學歷，工程師，主要從事水利建設管理、泵站機電設備等方面的工作與研究。

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