引言

近年來,廣東省率先加快城市化建設(shè),城市防洪排澇站也跟著如雨后春筍般建設(shè)起來,在中型排澇泵站的建設(shè)中,排澇機組中的電動機冷卻大都采用空氣冷卻,即管道通風(fēng)冷卻,電動機與排風(fēng)管之間采用薄鋼板法蘭連接,屬于剛性連接,機組運行噪聲相對較大。在排澇泵站的日常運行管理過程中,我中心根據(jù)實際運行經(jīng)驗及機電相關(guān)理論,通過對排澇泵站機組中電動機與排風(fēng)管之間的連接方式進行改造,來降低排澇機組運行噪聲,效果非常明顯。

本文將對此方法進行總結(jié),展示給廣大讀者,希望惠及更多排澇泵站建設(shè)單位及電動機生產(chǎn)廠家,便于在以后的排澇泵站建設(shè)過程中從根源處降低排澇機組運行噪聲。

1風(fēng)門坳排澇泵站簡介

我中心風(fēng)門坳排澇泵站裝機容量為4110kw,設(shè)計流量為48m3/s,為中型排澇泵站,該站安裝4臺立式軸流泵,配套10kV同步電動機,水泵型號為1900ZLB-4-3.3,配套同步電動機型號為TL1000-28/2150。原設(shè)計排澇泵站機組電動機冷卻方式為半管道通風(fēng),電動機與排風(fēng)管采用薄鋼板法蘭連接,風(fēng)管材質(zhì)為不銹鋼板,屬于剛性連接。在廣東排澇泵站建設(shè)中,中型立式機組大多采用空氣冷卻,并且電動機與排風(fēng)管之間采用剛性連接方式,機組在運行中噪聲相對較大。風(fēng)門坳排澇泵站于2008年7月投入運行,至2020年已經(jīng)連續(xù)運行12年。由于機組平時運行時間長且廣東天氣比較濕潤,電動機繞組絕緣老化嚴(yán)重,在測量中發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣值大幅度降低。按文獻中要求,電動機的定子絕緣值必須大于1MQ/kV的標(biāo)準(zhǔn)。在測量中發(fā)現(xiàn)部分電動機定子繞組絕緣值甚至低于10MQ,小于每1MQ/kV的要求,按照機組運行規(guī)程必須停機檢修。

為了保證機組汛期的安全可靠運行,正常發(fā)揮排澇作用,風(fēng)門坳排澇泵站人員多次對3#機組電動機定子繞組進行烘干處理,處理過后電子繞組絕緣值提升效果并不明顯,并且過段時間又會降低到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以下。我中心組織專業(yè)技術(shù)人員及相關(guān)專家在風(fēng)門坳排澇泵站進行綜合評估后,決定對風(fēng)門坳排澇泵站4臺排澇機組電動機的定子繞組進行更換。我單位組織力量按照要求更換完電動機定子繞組后,按照文獻、文獻等相關(guān)規(guī)范進行試運行及驗收工作。更換電機定子繞組后,電機定子絕緣值達到了規(guī)范要求。2020年10月20日,在機組試運行過程中,對3#機組進水方向、出水方向及垂直進出水方向的A、B、C、D四個位置運行噪聲進行了測量,3#機組運行噪聲超過標(biāo)準(zhǔn),不能正常驗收。因此,須尋找降低機組運行噪聲的方法,盡早解決問題,保證機組正常運行,通過檢修后的驗收工作。

下面介紹解決噪聲問題的過程。

2更換電機定子繞組前后的噪聲測量

風(fēng)門坳排澇泵站3#機組更換電機定子繞組前后,技術(shù)人員均對該機組進行了運行噪聲測量并記錄,測量數(shù)據(jù)如表1所示。

文獻規(guī)定作業(yè)場所和生產(chǎn)設(shè)備房間噪聲限制值為85dB,經(jīng)現(xiàn)場測定,噪聲值超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。大修后3#機組試運行時發(fā)現(xiàn)電動機測溫表顯示瓦溫過高,經(jīng)過分析商討后,決定適當(dāng)放寬軸瓦間隙來達到降低運行瓦溫的目的。調(diào)整軸瓦間隙后上導(dǎo)軸瓦溫滿足了要求,并且不再升高。調(diào)整軸瓦間隙后再次測量3#機組的噪聲值,如表2所示。

由于噪聲值超過標(biāo)準(zhǔn),驗收無法通過,下面就噪聲產(chǎn)生原因進行分析。

3機組運行噪聲原因分析

機組運行噪聲超標(biāo)后,對產(chǎn)生機組噪聲的原因進行了分析。從上述測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出,機組大修后噪聲指標(biāo)有一些改善,但調(diào)瓦后噪聲指標(biāo)又有所增大,造成此現(xiàn)象的原因可能有以下幾個方面。

3.1流道較差

本次機組測試時水泵排水為循環(huán)來水,內(nèi)河道來水量不能滿足機組試運行所需要的抽排水量,為了補給前池來水,采用打開自流閘門從外江引水進入內(nèi)河,來補充機組前池進水量。而大修前機組測試時水泵為正常排水,大修后機組運行工況發(fā)生了變化,由于前池來水不均勻,機組運行噪聲加大。

3.2軸瓦間隙加大

由于水泵基礎(chǔ)嚴(yán)重下沉,而水泵拆分后進行大調(diào)整又不具備條件,只能調(diào)整電機來配合水泵,同時通過調(diào)整軸瓦與主軸的間隙來改善瓦溫較高的情形。目前,軸瓦運行溫度較好,滿足規(guī)范要求,對機組安全可靠運行起到了至關(guān)重要的作用。但由于軸瓦與主軸的間隙增大,電動機定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙在機組運行時變化幅值增大,而較大的電氣間隙不均勻變化也會引起機組噪聲增大。

3.3電機設(shè)備與風(fēng)管之間采用剛性連接

近年來,廣東省在排澇泵站建設(shè)中,中型立式機組電機的冷卻方式多采用空氣冷卻,即半管道通風(fēng)進行風(fēng)冷。風(fēng)管和電機多采用鋼板法蘭連接,屬于剛性連接,我中心風(fēng)門坳排澇機組也是采用這種連接方式。風(fēng)管在機組運行過程中產(chǎn)生的噪聲相對其他因素影響比較明顯,屬于泵房中產(chǎn)生噪聲的主要因素。根據(jù)通風(fēng)空調(diào)工程中的要求,設(shè)備與風(fēng)管采用柔性連接,可以明顯降低噪聲。那么,可以把該理論運用到水利工程建設(shè)中來,在排澇泵站機電設(shè)備安裝時,可以考慮在電機與風(fēng)管之間采取柔性連接來降低噪聲。

3.4水泵葉輪角度可能不一致

風(fēng)門坳排澇泵站機組雖為半調(diào)結(jié)構(gòu),但葉片安放角度可能存在些許偏差,對比各機組的運行情況,3#水泵的葉輪角度可能對機組運行有不利影響,機組運行噪聲也相對較大,環(huán)境變化時機組噪聲幅值變化也更為明顯。

3.5原設(shè)計極槽選擇存在問題

28極電機屬于非標(biāo)產(chǎn)品,技術(shù)相對不是很成熟,近年來為追求泵組高效運行才日漸被選用。從各廠家生產(chǎn)的28極電機的使用情況看,普遍存在電機噪聲偏大的情形,其中定子槽數(shù)采用168槽的電動機,其噪聲偏大情況更為突出。而本次改造的產(chǎn)品正好采用了該定子槽數(shù)設(shè)計,故原設(shè)計極槽選擇是機組運行噪聲偏大的主要元兇之一。考慮到28極電機普遍存在電機噪聲偏大的情形,且改造產(chǎn)品受先天條件限制,即使更換鐵芯、優(yōu)化設(shè)計方案也不能完全避免噪聲問題,故采用備選措施。

4對于機組噪聲過大采取的措施

根據(jù)以上分析對比,流道較差,屬于水工建筑物問題,在設(shè)計階段已經(jīng)定型,泵站一旦建成就很難改變,本次不再考慮:軸瓦間隙加大,主要是針對間隙較小時瓦溫增加過快采取的措施,因為軸瓦按照規(guī)范也有標(biāo)準(zhǔn),不可隨意調(diào)整,風(fēng)門坳排澇泵站已經(jīng)在安裝精度范圍內(nèi)將軸瓦間隙放到最大,不能再次調(diào)整:水泵葉輪角度調(diào)整也相對比較困難,拆除工程量大,如果要調(diào)整葉片形狀,就得把葉片返回生產(chǎn)廠家進行重新加工,需要工期相對較長,也暫不考慮:改變電機極槽,正如以上所說,難度大,且效果不會理想:而改變電動機與排風(fēng)管之間的連接方式簡單易行,并且可以顯著降低機組運行噪聲。

在對產(chǎn)生的噪聲進行分析后,可以采取的所有整改措施中,便于操作可行的措施就是改變排風(fēng)管和電動機的連接方式。這種方式也在通風(fēng)空調(diào)工程中已經(jīng)被驗證,我們只要科學(xué)運用即可,有理論支持。

4.1改造方案

第一步,將原有排風(fēng)管與電動機的剛性連接段拆除,保證不影響原電動機的安裝中心。第二步,把排風(fēng)管與電動機連接段改成柔性連接。風(fēng)管采用密閉不漏風(fēng)不燃柔性材料,長度250mm,根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用壓板鉚接或者壓板法蘭連接,鉚接孔間距60~80mm。螺栓孔在固定螺栓前可以涂上密封膠,保證在螺栓固定后保持密閉。在風(fēng)管彎頭處可以設(shè)置導(dǎo)流片,以進一步消除排風(fēng)管噪聲影響。改造后的效果如圖1所示。

圖1電機與風(fēng)管連接方式改造后

排風(fēng)管改造過程中,要注意在原排風(fēng)管拆除時,不能影響電動機的安裝精度及未拆除部分風(fēng)管的重心位置。改造完成后,柔性材料不能受機械外力的作用。4.2改造后的噪聲測試結(jié)果

2020年10月21日,按以上改造方法對我中心風(fēng)門坳排澇泵站3#機組進行了改造處理;10月22日,3#機組改造完畢并試機運行。改造后機組噪聲明顯有了改善,按照之前的噪聲測量方法,對3#機組四個位置的噪聲重新進行測量,每個相同的測量位置噪聲均比原來降低了接近10dB,測量數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3可以看出,機組運行噪聲明顯降低,滿足了相關(guān)規(guī)范要求。改造后機組試運行合格,測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),按照規(guī)范要求對機組進行了驗收。

5結(jié)語

排澇泵站機組運行噪聲過高,在排除其他降低噪聲的措施后,對機組電動機與風(fēng)管的連接方式進行改造,將原來的剛性連接改造為柔性連接,機組運行噪聲明顯下降。這個方法在實踐中被驗證認(rèn)可,并在新建改建排澇泵站過程中被推廣應(yīng)用,改造費用相對較低,工期較短,噪聲降低非常明顯。

這個降低噪聲的方法簡單,可操作性強,有理論支持,便于在以后排澇泵站建設(shè)中推廣應(yīng)用,服務(wù)于社會。惠州市惠城區(qū)2021年改建的排沙河排澇泵站,采用四臺立式機組,電機單機容量1000kw,電機與風(fēng)管之間就應(yīng)用了柔性連接技術(shù),如圖2所示。

圖2惠城區(qū)改建成的排沙河排澇泵站

排沙河排澇泵站電機供貨商與風(fēng)門坳排澇泵站是同一個,在風(fēng)門坳排澇泵站電動機與排風(fēng)管改造后,機組運行噪聲明顯降低,所以排沙河排澇泵站電動機在設(shè)計階段就將電動機與排風(fēng)管連接方式設(shè)計為柔性連接,建成后噪聲參數(shù)明顯低于以往的剛性連接。