水泵改造安装的探索与实践.pdf

CITY AND TOWN WATER SUPPLY输配水技术与设备26 城镇供水 NO.3 2014水泵改造安装的探索与实践孙凝 赵小刚 龚德洪（北京市自来水集团有限责任公司，北京 100031）摘要：本文主要针对水泵改造安装过程中遇到的实际问题，通过实例并结合本人的实践经验介绍了一些安装方法和施工注意事项，供同行共同探讨。关键词：水泵改造；基础；尺寸校核；联轴器找正；1.前言从目前国内安装水泵的实际操作及设计情况来看，基本上都是采用现浇混凝土做基础，将水泵、电机在垫铁上安放找平找正后再进行二次灌浆，最后再重新校正后收紧螺栓这个既经典又可靠的方法。但如对旧泵进行更新改造情况就会有所不同，实际施工安装过程中往往会遇到许多意想不到的问题，本人根据以往的经验通过研究、摸索及实践，制定了详细的施工方案及流程计划，并在施工过程中严格按流程作业，保证了施工进度和施工安全，取得了显著的经济效益和社会效益。2.工程介绍某水厂加压泵站担负近每日 50 万立方米的输水任务。由于水泵已使用 35 年，且输水工况已经有所变化，导致其效率降低，能源消耗较大。为确保安全供水，提高能效，进行更新改造，主要工程量有：对该厂 2#、3#、6#三台单级双吸水平中开离心泵进行更换，型号为ASP350-680R，以及相应管道、附件、水泵基础的施工安装等。由于加压泵站水泵机组间相距只有三米，期间不能对相邻水泵产生影响，否则就会影响整个加压泵站的正常供水运行。另外，该改造项目工期短、设备安装量大，安装精度要求高，安装的步骤繁复，设备安装时前后连接的环节多，这也增加了设备安装时的难度。由于电机在改造过程中不进行更换，其位置相对固定，因此该工程的重点和难点是在电机相对固定的基础上对水泵进行安装、定位、找正。水泵具体参数见表 1。3.施工步骤及技术要点由于是水泵改造项目，在施工的过程中并没有把旧泵基础完全去除，而是在保证符合规范要求的前提下，仅剔除其二次灌浆部分，以便充分对现有基础及地脚螺栓进行利用，这样既能降低设备的安装成本又能节省时间。要高效、安全、精确的施工必须制定详尽的施工步骤，根据加压站实际情况和要求，经过反复推敲和研究，制定了一套完善的机组设备安装程序，安装时也严格按照该流程进行施工。机组安装流程见图 1。图 1机组改造安装流程图 参数 型号 水 泵配套电机流量 Q扬程 H转速 n重量功率型号重量m3/smr/minkgkWkgASP350-680R190062.59803760450YKS450-63660表 1水泵技术性能CITY AND TOWN WATER SUPPLY输配水技术与设备城镇供水 NO.3 2014 27在此施工过程中，有几个技术要点对设备安装的质量和安全起了较为重要的作用,以下着重论述。3.1 水泵基础水泵基础的大小主要由设备的重量及功率而定，其作用主要是支承和固定机组，以使机组运转稳，不得沉降。为了保证水泵稳定工作，基础必须有一定的重量，一般为 2.5 5 倍机组的重量，轴功率较低,冲击载荷不大、进出水口压力低、相联管路安装没有带给水泵附加力时取低值,反之则取高值。由于新泵相对于旧泵重量变化不大，因此原有基础重量可满足新安装水泵的要求。3.2 尺寸校核在施工过程中首先要找到水泵基准位置，而后进行其余尺寸的复核。根据水泵的安装尺寸，新泵相对于旧泵，长度和宽度以及泵轴中心高度都有所减小，这使得水泵基础高度要进行调整。通过计算新旧水泵地脚螺栓平面位置最大相差135mm，同时砼基础顶面需升高60mm。而砼基础顶面升高60mm后，地脚螺栓锚固埋深不小于其25倍直径，因此可利用原有地脚螺栓。由于新旧水泵地脚螺栓偏差很大(大于 1.5d)，可采用设过渡钢框架的方法，即先加焊槽钢框架，再在槽钢上加焊新的螺栓。将新设置的螺栓通过槽钢或工字钢与原有埋设在基础中偏差较大的螺栓牢固焊接在一起，以传递机泵运转时的水平和垂直振动力。框架设计应保证足够的强度和刚度，使其成为一个可靠的整体（见图 2 所示)，在实际的改造工程中，钢框架可用水泵底座替代。图 2水泵安装底座图示现以水泵基础改造为例，先根据 ASP350-680R 水泵的安装高程，将砼顶面打凿到相应标高位置，平整砼表面，清洗干净，湿润，刷一层水泥砂浆，将连接底座的水泵放置在地脚螺栓处，加垫铁进行找平。找平完成后，原地脚螺栓与钢制底座焊接固定，这样底座与砼基础固定在一起，焊缝处用砂轮机打磨平整。在改造过程中，根据机泵的改造尺寸和砼基础的原有尺寸，对地脚螺栓进行固定是改造的关键，地脚螺栓埋设位置，标高，垂直度，焊接质量，与砼基础的连接力都直接影响到机泵的安全运行，在施工中应充分注意。特别对于改造机泵，须对原来的砼基础重量，老地脚螺栓的埋设长度、直径进行校核验算，同时在施工中要根据情况及时调整方案。在 3#机组安装的过程中，检查发现电机右后(从水泵向电机看)地脚螺栓有松动，对此我们及时调整施工方案，将该处的砼基础作部分拆除处理，再支模重新浇注，为防止新老砼结合面出现裂缝，在浇注砼内加设钢筋网与原砼基础的加固钢筋相连接。待砼基础达到一定强度后，进行地脚螺栓的二次灌浆安装。灌浆前要注意清除灌浆孔内杂物，用细石砼一次浇注，人工振捣密实。3.3 调整垫铁据此泵的结构情况及安装精度要求，我们确定采取,基座上匹配成对的斜垫铁组的办法。这样可以用最少的垫铁层数精确的调正设备标高和纵横水平度，并可以使每组垫铁均匀的承受载荷，保证 1686mm 长的泵轴不至产生挠曲。使运行平稳。垫铁块数及载荷面积的确定(水泵)：在地脚螺栓的两侧各设置一组。每半边泵体为 4组。半边泵体重量为 1880kg。地脚螺栓螺纹底径为 30mm。式中：A每组垫铁的面积，mm2；.C全系数，宜取 1.5 3；Q1设备等加在垫铁组上的载荷，N；Q2地脚螺栓拧紧时在垫铁组上产生的载荷，N;R基础或地坪混凝土的抗压强度(MPa)，可取混凝土设计强度；n垫铁组的组数地脚螺栓拧紧时，在垫铁组上产生的载荷可按下式计算：计算结果垫铁尺寸定为 ab=300150mm2单组面积=45000mm2 A由于标准斜垫铁的下底面与平垫铁的上下表面CITY AND TOWN WATER SUPPLY输配水技术与设备28 城镇供水 NO.3 2014都未进行过加工，但实际安装应用中在收紧地脚螺栓时垫铁的表面粗糙度较大，机组会因受压下沉0.03 0.2mm，且每组垫铁下沉的距离各不相同，导致精调时联轴器对中困难。针对以上问题，我们采取对垫铁上下表面都进行抛光加工，要求斜(平)垫铁的粗糙度为 Ra6.3。此时压下的距离降到了0.01 0.03mm。安装效果有了显著的改善。3.4 联轴器找正的计算和调整联轴器找正在水泵安装过程中是很重要的环节，此次采用的是双表测量法。按照以水泵为基准测量找正电机的方式安装好（见图 3）。将两只千分表分别装在联轴器上面，一只表的触点在径向测量，另外一只表的触点在轴向测量。检查两只千分表接触测量点是否良好，并调整指针归零。转动转子后测量电机转子的径向位移和轴向位移，并将其每隔 90测量的数据填入图 3（b）的记录图中。如图3（a）所示，电动机纵向两支脚之间的距离L=1120mm，支脚 1 到半联轴器测量平面之间的距离 l=605mm，联轴器的计算直径D=230mm。找正时所测得的轴向间隙和径向间隙的数值如图3（b）所示。电动机支脚1和2下面应加或减垫片的厚度，分析计算如下：图 3联轴器找正实例的误差值由记录图的数据可知，两半联轴器在 0和180两个位置上的轴向间隙 S1 S2，径向间隙 a1 a3，这表明两半联轴器既有角位移又有径向位移。根据这些条件可以作出两半联轴器在垂直和水平方向的偏移情况的示意图，如图 4 所示。两半联轴器偏移情况示意图，是根据测量时测得的两半联轴器在 0和 180两个位置的轴向间隙（S1、S3）与径向间隙的数值（a1、a3）数值的大小而绘制出来的，具有很强的直观性。它能直接显示出电机半联轴器与水泵半联轴器之间的相互位置关系，从而可以看出电机相对于水泵的偏移情况，即可借此确定电机支脚下，究竟是减少一定厚度的垫片，还是增加一定厚度的垫片。图 4两半联轴器偏移情况及找正计算示意图找正计算和调整方法如下：3.4.1 调整两半联轴器的端面至平行由 于 S1 S3，所 以 b=S3-S1=0.46-0.11=0.35mm。因而，为使两半联轴器的端面平行，必须从电动机的支脚 2 下面减去厚度为 xmm 的垫片。由相似三角形原理，x 的数值可由下式计算出来：但是，由于支脚 2 的下降，电动机半联轴器中心却被抬高了 y mm，y 的数值也根据相似三角形原理由下式计算出来：3.4.2 调整两半联轴器的轴线在同一水平面内由于a1a3，所以原有的径向位移量（偏心距）为由两半联轴器偏移情况示意图可见，为了使两半联轴器同轴，必须同时从电动机支脚 1 和 2 下面减去（y+e）=0.9+0.15=1.05mm 厚的垫片。由此可见，为了使两半联轴器的轴线在同一水平面内，必须在电动机的支脚 1 下面减去厚度为（y+e）=1.05mm 的垫片，在电动机支脚 2 下面减去厚度为（x+y+e）=2.75 mm 的垫片。3.4.3 调整两半联轴器至同轴在 0和 180垂直方向调整完之后，再调整 90CITY AND TOWN WATER SUPPLY输配水技术与设备城镇供水 NO.3 2014 29和 270水平方向的偏差。以同样的方法计算出两半联轴器在水平方向上的偏移量，然后，用手锤敲击或用千斤顶顶推的方法，调整电动机在水平方向上的偏差。因为 a2 a4，故原有的水平方向位移量（偏心距）为由于位置的轴向间隙 b=S2-S4=0.30-0.30=0，即电机轴轴线与水泵轴轴线在同一水平面内，并且相互平行。因此，只要将电动机的支脚 1 和 2 同时向 a2侧移动 e=0.29mm，就可以实现两半联轴器的同轴。根据安装过程中的体会，联轴器找正还应注意以下几点：百分表测得的数据均为相对值，要对数据做出正确判断，如数据相对基准的大小；数值的正负性等，以便得出正确结论。对于电机的找正，一般是先找高低，再找左右。找正前松开电机的所有地脚螺栓，用塞尺检查每个垫铁与电机的接触情况。电机初次找正时，垫铁上要预先放置 0.5mm 的铜皮做垫片，以方便以后的调整。垫铁上的垫片数量一般控制在 3 5 层，垫片数量太多容易造成误差。垫铁调整好后点焊时，焊点一定要对称分布，否则因应力作用，会使垫铁某一端悬空，造成以后找正困难，并影响振动。3.4.4 检查和检验复核所有测量和计算数据，确保准确无误。复查联轴器连接螺栓和机器地脚螺栓的预紧，均应符合技术文件规定的要求。机组试运转前和试运转停机后，检查和复核两轴的同轴情况，均能满足技术文件规定的同轴度要求。最后，调整结果。此次联轴器对中收到很好的效果，只用了半天，大大节省了时间，同时同轴度和端面间隙均符合机械设备安装工程施工及验收通用规范(GB50231-2009，达到预期目标。4.结束语加压泵站水泵机组改造仅用 30 天，经过了四个月的运行，设备运转工况良好，用测振仪测试符合泵的振动测量与评价方法（GB10889-89）所规定的限值，节能效果显著，该水泵组的独特安装工艺为我们的供水建设和运行检修积累了经验。作者通联：010-66410088（上接第 25 页）5.4 管道沉落后，经潜水员检查，测量管线的实际就位位置与设计相符后,先进行试压验收合格后再回填。前面已计算过，过河倒虹供水管道沉到河底，不需要加压重物也可满足水下管道的稳定性。试压验收不成功，可以及时查找原因并采取补救措施。6.结语由于沉管施工涉及水下、水面作业，工程技术要求高、设备使用多、施工安全和航运安全控制等复杂因素，沉管施工方法确定后，还应根据施工现场条件、工程地质和水文条件、航运交通，以及设计要求和施工技术能力，制定相应的施工技术措施，保证施工质量。由于掌握规划设计及施工技术要点，我司至今已采用沉浮法敷设的 7 条大型过河倒虹供水管道，至今未发现有渗漏问题，运行良好。参考文献1 张勤、李俊奇.水工程施工.北京:中国建筑工业出版社.20052 室外给水设计规范（GB500132006）.北京:中国建筑工业出版社.20063给水排水设计手册.第三册.城镇给水.北京:中国建筑工业出版社.20044 给水排水管道工程施工及验收规范（GB502682008）.北京:中国建筑工业出版社.2008 作者通联：13902839703