1、 引言
潜水泵作为水厂源水取水补充设备,广泛应用于一级站取水。但由于其使用环境在水下,对密封性的要求很高,一旦出现漏水,轻则跳机,重则烧毁潜水泵电机。使用5年以上的潜水泵其故障率一般会增高。又因其使用地点环境较复杂,吊起、维修均较困难。因此,掌握潜水泵现场维修的细节控制要点是提高维修质量,保证维修一次成功的关键。
2、潜水泵的结构及漏水保护原理
公司使用的潜水泵型号为WQ2520,990转/分,132KW,1000m3/h。其结构图如图1:
图1
从结构图可看出,其漏水保护传感器有三个:上漏水探头,下漏水探头及浮子开关。
上、下漏水探头用电极电阻型(其电阻对水敏感)传感器。
上漏水探头用于探测电机接线腔是否进水,电机接线腔进水非常危险,如不能及时保护将可能烧毁电机,该探头探测到漏水将通过专用“漏水超热保护器”实现跳机保护。
下漏水探头用于监测泵侧机械密封的泄漏情况,当泄漏到油室的水达到一定比例时,探头的两个电极导通,通过电柜发出报警信号。
浮子开关用于检测电机侧机械密封是否失效和电机腔是否进水,如电机侧机械密封泄漏,油室内的油或带油的水经轴承室进入空腔,或其它地方(电机接线腔、各密封面泄露等)的水进入空腔,都会使浮子开关浮子浮起接通电极,通过电柜实现跳机保护。
“漏水超热保护器”保护原理:潜水泵漏水保护通过电柜中的“漏水超热保护器”来实现,如图2。
图2
18、20为该控制器电源端子,接220VAC,10端子为地线(输入信号公共线),1端子为下漏水探测信号线,为12VDC开关信号,正常时1―10之间电压为12VDC,漏水时电压降低到3VDC左右,并引起输出保护动作,即15端子有电(220VAC)实现停机保护。
3端子为浮子开关信号线,为12VDC开关信号,正常时3―10之间电压为12VDC,漏水时电极接通,电压为零,并引起输出保护动作。
6端子为电机过热保护信号线,为12VDC开关信号,正常时6―10之间电压为0VDC,电机过热时保护点电极断开,6―10之间电压变为12VDC,并引起输出保护动作。
9端子为上漏水探测信号线,为12VDC开关信号,正常时9―10之间电压为12VDC,漏水时电压降低到3VDC左右,并引起输出保护动作停机。
3、漏水故障处理的细节控制
现以一起上漏水保护动作后的维修为例,分析检修中的细节控制要点:
3.1故障现象
潜水泵运行中跳机,电柜面板故障灯未亮,检查控制柜中热继电器未动作,测“漏水超热保护器”的9-10端子之间电压只有4.8VDC(异常),输出15端子偶尔会有220VAC电压。由于该报警为偶尔出现且无自锁,故故障灯未常亮,初步怀疑为上漏水探头感应到电机接线腔有水。
3.2查找漏点及处理措施
由于潜水泵吊起困难,须准确判断故障原因,排除其他原因引起的保护动作。取下“漏水超热保护器”上漏水探头的9端子线,9-10之间电压马上恢复正常,用万用表测9-10之间电阻比正常值下降。测量电机绝缘值只有0.1MΩ,说明实际发生漏水的可能性非常大。
发生漏水,应及时维修,以防进水越来越多。电机接线腔进水,最大可能为电缆破损或上盖密封面泄漏。找到泄漏点是核心。要注意的细节如下:
1) 不要急于吊起、开盖。泵体在水下便于查漏,盲目开盖会使盖板泄漏点消失,不利于查出漏点。
2) 132KW潜水泵选用3*120防水电缆,外皮很厚,耐压较高,控制电缆也较厚,可在控制柜处拆下大电缆,加低于0.1Mpa氮气进行查漏(注意控制小电缆控制柜端不能密封),加压连接方式如图3。P为压力表。
3) 经按图3加压发现电缆在12.5米水位处有一破口泄漏严重。此时可吊起潜水泵,开盖检查发现电机接线腔确实进水较多,约1升,上漏水探头被水浸没。
4) 吊高泵体,检查底部浮子室积水情况,发现积水200毫升左右,由于水中无油,可初步判断电机侧机械密封未泄漏。
5) 检查油室,以判断泵侧机械密封的泄漏情况。注意要用带吸球的细管吸出底部不同深度位置的油,以判断底部积水量,检查发现底部积水10毫米左右,属正常泄漏量。但大部分油已变黑,须全部更换为新油。原使用N10或N15机械油,现更换为AW46抗磨液压油,油量约21升。注意要洗净旧油。
6) 电缆破口处理,由于破口已造成内部电缆皮破损,水已直接进入铜线,电机腔的进水就是从电缆铜线间和两层电缆皮之间进入的。一般须在破口处锯断重接,由于进水时水位最高达15.5米,从12.5米到15.5米电缆也会有水。电缆进水后,在电场的作用下,会发生水树老化现象,最后导致电缆击穿。须用干燥氮气将电缆中水份吹除,方法也可如图3,只是在出口端接上装有变色蓝胶(受潮变红,无水变蓝)的塑料管或玻璃管,干燥到蓝胶变蓝为止。方便的话干燥的电缆也可以把两头对调,将控制柜端完好无漏的电缆接入潜水泵。
7) 电缆由于使用环境复杂、恶劣,受外力损伤机会较大,特别是振动引起的外皮磨损易引起漏水。为此必须有防止电缆磨损和外力碰伤、划伤的措施,并对电机接线腔的大电缆进行水封,即使外皮破损后水也不会进入电机接线腔,除非两层电缆皮均破损。试压时氮气仍可通过铜线进入泵体。
3.3电机干燥处理
1) 测量电机绝缘值只有0.1MΩ,定子进水受潮可能性较大。接线腔进水较多一般会漏到下面的浮子室,往下的漏水会通过电机定子,使电机体严重受潮,绝缘下降。对电机的干燥处理很重要。
2) 由于吊装及运输困难,用大型烘箱处理不现实。可用电流法对电机进行烘干处理,干燥时打开潜水泵上盖。
3) 由于绝缘值太低,应开盖让湿气散发,等绝缘值上升到0.3 MΩ以上后,用电流法干燥电机,方法如图4、图5。
图4
图5
电机定子绕组采用开口三角形接线,并与电焊机的次级线圈相接。进行干燥前,应把电焊机次级输出调到最小值,然后启动电焊机,这时绕组两端即有30V以下的电压,用电焊机电流调节手柄进行细调。在调节时须观察钳形电流表,使电流达到规定的数值。一般在电机绕组上施加的低电压为额定电压的7%~15%,并控制绕组中烘干电流为绕组额定电流的50%~70%为宜(或1kW容量应有1A的电流),据此视电机绕组受潮程度确定干燥的时间,并时刻监测电机温度,当绕组的绝缘电阻达到标准,并在3~5h稳定不变,即可认为干燥完毕,可以投入使用。特别注意干燥完后盖上上盖,第二天检查绝缘值,如出现较大的下降,可能内部的水份还未除完,必须再干燥。如焊机功率不够,或烘干时间不够长,线圈的水份虽可去除,但电机内壁和其它边角部位的水份很难去除,这种情况可以装好电机下水运行8小时以上,让水份完全蒸发后,开盖清除凝结在顶部接线腔的积水即可。
3.4密封性检查
1) 潜水泵运行前必须进行密封性检查,首先检查机械密封。在水面以上取下浮子室观察孔螺丝,接入低于0.2Mpa的氮气,取下油室注油孔螺丝,如油室注油孔有气出,说明电机侧机械密封有泄漏。
2) 将低于0.2Mpa的氮气接入油室的一个孔,油室另一孔和浮子室孔堵死,部分沉入水中,如底部有气或油出,说明泵侧机械密封泄漏。
3) 在水面以上取下浮子室观察孔螺丝,接入低于0.2Mpa的氮气,其它孔、盖全部盖好、密封好,泵体全部沉入水中,检查整个泵体有无泄漏,检查水面以上大、小电缆皮有无泄漏(用肥皂水从下往上刷)。试漏时间大于20分钟。注意氮气压力不要太高,最好在0.13Mpa以下,以免对电缆皮和机械密封造成破坏。
4) 如在控制柜处的电缆加压试漏(图3方法),也可以达到类似效果,注意压力要更低一些。
3.5安装试机
1) 进行完密封性检查和电机绝缘检查后,泵体下水安装,特别要注意安装过程对电源电缆和控制电缆的防护,电缆安装要注意防止工作时因振动而磨损电缆皮。
2) 安装就位时要注意消除机架、管道连接机械应力,防止开机机架振动。
3) 试机前要放水对泵吸水口进行冲洗,清除吸水口杂物,停机时间长要先点动一下,以保护机械密封。
4、其他注意事项
除以上细节外,还须注意施工的安全性,吊住的泵体必须可靠支撑后才能进行维修作业。上漏水探头的高度不要调得太低,否则由于泵体水平度偏差,少量的冷凝水就会造成跳机。盖盖前要试验漏水探头的动作情况。油室、浮子室的螺丝要用专用密封垫并涂上威灵TPT耐高温密封胶,注意上紧,上盖的密封要打威灵TPT耐高温密封胶,在密封胶未干时不要试压和下水。
5、细节要点归纳
1) 按加压查漏―补漏―干燥―密封―试压检漏―安装等顺序进行维修。
2) 试压压力不要过高,防止电缆及机械密封损坏。
3) 干燥时间要够长,水份要除尽。
4) 电缆皮防护是关键。
5) 密封要注意清洁、紧固。
6、结语
通过对潜水泵上漏水故障的处理,对一级站潜水泵现场维修的细节控制积累了一点经验,在实际应用中取得了良好的效果。
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