高电压潜水轴流泵的失效分析及改进
2011-07-05
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孟凡有周 明
（江苏亚太泵阀有限公司，江苏泰兴；225400）
摘要：对某大型排涝泵站潜水轴流泵失效分析，指出是由于普通雨水、污水介质泵应用于含有大量海水的介质中，产生腐蚀破坏再加上现场工作人员操作失职所造成的损坏。针对海水介质在产品维修中采取了热喷涂海军铜，表面覆盖耐腐蚀烤漆，加装锌阳极保护，局部加强防护等措施确保泵站正常使用。
关键词：排涝泵站 潜水轴流泵 腐蚀 海水介质 热喷涂 措施
引言
QZ型潜水轴流泵是一种电机与泵直联成一体，一起潜入液下工作的泵。与传统轴流泵相比，潜水轴流泵明显具有以下优点：
⑴结构紧凑，占地面积小。该泵由于潜入液下工作，因此可直接安装于污水池内，无需建造专门的泵房来安装泵及电机，节省大量土地及基建费用。
⑵安装维修方便。泵靠自身的重量能与安装底座上特殊的锥面自动耦合，安装及维修相当方便。
⑶连续运转时间长。潜水轴流泵由于泵和电机同轴，轴伸短，转动部件重量轻，因此轴承上承受的载荷相对较少，寿命比一般泵要长得多。
⑷泵潜入水中运行，水流从电机周围流过，振动噪声小，电机冷却条件好，电机温升低，对环境无污染。
⑸可以建为地下泵站，保持地面的环境风貌。
正是由于上述优点，潜水轴流泵受到了广大用户的青睐和欢迎，使用范围也越来越广。在农业领域中应用于灌溉与排水；在市政建设中应用于排涝、排放城市（轻度）污水；在工业领域中应用于工艺用水、冷却用水及原水供应；在水利工程应中用于调水工程。
在产品运行过程中，如果对使用条件掌握不当、就会对产品正常运转造成损害。
1、 故障描述
某滨海排涝泵站安装的8台450kW高电压潜水轴流泵，是将内涝向海里排放。自产品安装调试断断续续使用2年后，便陆续出现了不同程度的故障，主要表现为水泵在开机后电机有滋滋响声或无法转动，电机绝缘阻值低，水泵无法正常工作等。经售后服务人员现场检查，决定对该批水泵进行返厂修理。
2 、拆检状况描述
⑴所有与介质接触的表面腐蚀严重，其中过流部件大面积吸附海蛎子；
⑵所有与介质接触的第一道机械密封已经破损；
⑶所有水泵的第一道推力轴承已经被输送介质污染；
⑷所有电机有不同程度的受潮现象，其中#2泵的电机受损严重；
⑸#8机组电机外壳有孔洞，发生了孔蚀现象，电机已经完全浸泡于所输送介质中；
⑹#2机组叶轮被φ6钢筋所缠绕，钢筋长约
3 、故障原因分析
⑴该泵站建在海堤内侧，在使用过程中经常出现海水倒灌现象，所以输送介质中有严重的海水成分，而水泵制造厂是按常规雨水、污水介质配置生产的水泵，致使产品在现场运行后各零部件严重腐蚀，机械密封破损失效，进而导致部分水泵的推力轴承被海水污染。
⑵海水中的海蛎子吸附于叶轮外缘和转轮室的间隙中，致使水泵机组不能正常运转。同时叶轮上缠绕的钢筋和其他纤维物也是机组不能正常运转的主要原因。
⑶导致机械密封破损失效的另一个主要原因是水泵长时间停机后，机械密封动、静环间的润滑油膜已经干涸，一旦突然合闸开机，动、静环间摩擦力瞬间增大，出现拉扯现象，破坏平衡而失效。
⑷现场操作人员没有严格按照《泵站运行管理规范》来管理机组设备。例如开机前一直没有运行进水池拦污栅，致使杂物进入水泵流道；没有定期对水泵机组进行运转，致使淤泥已经堆积至水泵导叶体处（相当于淤泥覆盖水泵一半处）；开机前没有按要求测量机组的绝缘电阻阻值，没有巡检机组各种保护信号是否正常等。
4 、解决方案
⑴鉴于输送介质中有大量海水成分，根据水泵制造厂有关成熟经验和工艺手段，对所有与介质接触的零部件表面喷涂海军铜（因海军铜不仅对海水有较强的抗腐蚀能力，而且还能较好的抵抗海生物吸附）后，再覆盖1140耐腐蚀烤漆。该烤漆涂层附着力强，耐冲刷，能填满海军铜毛孔，确保表面光滑，避免孔蚀发生，可提高水泵效率和防腐能力。最后在机组上采用“锌阳极”电化学腐蚀保护，使机组在该介质中能正常运行。
⑵更换所有机械密封，同时将第一道机械密封（与介质接触的）改用耐海水型并倒装，用油润滑冷却机械密封替代用输送介质润滑，进而保护机械密封，延长使用寿命。将被污染的部分推力轴承更换，使其使用寿命更长，避免过早二次维修
⑶与介质接触的零部件含有海水盐份，直接清理热喷涂海军铜效果不佳，会吸潮回吐，须先清水浸泡3-5天析出表面及内部盐份后烘干，然后按正常工艺喷涂海军铜。
⑷由于电机已不同程度地受潮、浸水，必须对其进行清理后烘干，重新浸漆，以保证高压电机的绝缘。电机壳外下风道的焊接处由于可能存在焊接缺陷而发生点蚀，是最薄弱处，要采取加强措施防腐施，除喷涂浸漆外，还用麻布结合环氧树脂涂覆形成三道保护；同时应更换所有动力电缆线和控制电缆线，来保证机组安全可靠运行。
⑸对泵站操作人员进行培训，熟悉产品使用说明书要求，并严格按照《泵站运行管理规范》操作，避免人为的错误操作而导致设备受损。
⑹水泵再次安装前，对进水池进行一次清淤处理，确保良好的进水条件。
5 、结语
按此方案对该泵进行综合改造重新安装运行一年后，经检测水泵运行正常，泵体无明显腐蚀，效果良好，达到了预期的效果。
综上所述，该潜水轴流泵产生失效的主要原因是普通雨水、污水介质泵用于含有大量海水的介质中，产生腐蚀破坏。其次是现场工作人员没有严格按照《泵站运行管理规范》来管理机组设备，操作失职所造成的人为损坏。因此，加强产品工艺设计、生产制造等相关环节的设计水平，并做好相关的操作培训工作，是避免产生问题的关键。