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农用水泵及泵站冬季维修与保养基础知识（二） |
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农用水泵及泵站冬季维修与保养基础知识
目 录
一、农用水泵的安装与故障排除
二、农用水泵冬季维修与保养
三、农用离心式水泵提不上水的原因与排除
四、农用潜水泵的冬季保养
五、农用抽水机抽水不良的检修现调整
六、农用水泵的选购与使用技术
七、农用微型水泵的选购与注意事项
八、农用水泵的节能技术
九、使用农用潜水电泵的注意事项
十、小型喷灌机常见故障的排除
十一、雨季农用提灌机械的保养
十二、农用机井的科学使用
十三、喷灌系统常见故障和排除
十四、地面灌溉改进技术
十五、田间闸管灌溉系统
十六、节水灌溉技术规范
十七、水泵的超常运行
十八、电动机的修复与改造
十九、泵站及辅助设备
二十、潜水电泵及紧急排水新技术
十三、农用喷灌系统常见故障和排除
1、喷灌系统的正确使用
1）使用前应检查喷头竖管是否垂直，支架是否稳固。竖管不垂直会影响喷头旋转的可靠性和喷水的均匀性；支架安装不稳，运行中会被喷水作用力所推倒，损坏喷头和砸坏作物。
2）先关好干、支管道上的阀门，然后起动水泵，待水泵达到额定转速后，再依次打开总阀和支管上的阀门，以使水泵在低负载下起动，避免超载，并防止管道因水锤引起的振动。
3）运行中注意监测喷灌系统各部的压力，干管的水力损失应不超过经济值；支管的压力降低幅度，不得超过支管最高压力的20%。
4）在运行中要随时观测喷灌强度是否适当，要求土壤表面不得产生径流积水。否则说明喷灌强度大，应及时降低工作压力或换用直径较小的喷嘴，以减小喷灌强度。
5）运行中喷灌均匀度应不小于0.8。如果均匀度较差，可用提高整个喷灌均匀度的办法加以弥补。具体做法是：第二次喷灌时把喷头布置在第一次喷灌的2个喷头之间，第三次喷灌时喷头的位置又与第一次相同。喷灌应在无风或风小时进行，如必须有风时喷灌，则应减小各喷头间的距离，或采用顺风扇形喷灌。在风力达3级以上时，应停止喷灌。
6）在喷灌运行中要注意防止水舌喷到带电线路上，并在移动管道时避开线路，以防止发生漏电事故。
2、喷灌系统的维护
1）每次喷灌后，要将机、泵、喷头擦洗干净，转动部分及时加油防锈；冬季要把泵内及管内存水放尽，以防冻裂。
2）喷灌系统长时间不用，应把喷头分解，检查空心轴、套轴、垫围等转动部件是否有异常磨损，并及时检复或更换损坏件。清洗干净后在各件表面涂油后装好；管道内存水要放尽，防锈脱落要修补，软管冲洗干净后要晾干。全部设备维护完后，放在干燥的库房中保存。
3）喷头常见故障及排除喷头的形式较多，下面以摇臂式和蜗轮蜗杆式喷头的常见故障及排除方法进行介绍。
（1）水舌性状异常旋转式喷头如果工作正常，在无他物（摇臂式的导水器或蜗轮蜗杆的叶轮）阻挡时，水舌在离开喷嘴附近应有一光滑、透明的圆形密实段，在密实段之后水舌才逐渐渗气变白并被粉碎；其射程不应小于标准值的85%，且就雾化良好。否则为水舌性状异常。其表现形式为：
水舌刚离开喷嘴，表面就毛糙不透明，但水舌主流仍是圆形的。原因是喷头加工粗糙，有毛刺或损伤。应将喷头磨光或更换喷嘴。
水舌刚一离开喷嘴就散开，没有圆形密实段。主要原因：①喷嘴内部损坏严重。应予以更换；②整流器扭曲变形。应修理或更换；③流道内有异物堵塞。应清除异物。
（2）水舌性状尚可但射程不够。
射程不够，但水舌雾化还好。主要原因是喷头转速太快。应调小喷头转速。
射程不够，且水舌雾化也差。原因是工作压力不够。要按要求调高压力。
（3）摇臂式喷头转动不正常。
摇臂工作正常，但喷头不转或转动很慢。原因是：①空心轴与套轴间隙太校应加大其间隙；②两者之间被进入的泥沙阻塞。应拆下清洗干净；③安装时套轴拧得太紧。应适当放松。
摇臂张角太校原因是：①摇臂弹簧压得太紧。应适当调松；②摇臂安装过高，异水器不能完全切入水舌。应调低；③摇臂和摇臂轴配合过紧。应加大间隙；④水压不足。应调高水压。
摇臂张角够大，但敲击无力。原因是导流器切入舌太深，使摇臂的力量尚未完全敲击在喷体上即被冲开。应将敲击块加厚。
摇臂敲击步率不稳定，忽快忽慢。原因是摇臂和轴配合松或摇臂轴松动。应查明原因纠正。
摇臂甩开后不能返回。主要原因是摇臂弹簧太松。应调紧弹簧。
（4）蜗轮蜗杆式（叶轮式）喷头转动不正常。
叶轮空转，但喷头不转。主要原因：①叶轮轴与小蜗轮之间连接螺丝松脱或销钉脱落。应拧紧；②大蜗轮轮与套轴之间的定位螺丝松动。应拧紧；③换向齿滑搭上。应扳动换向拨杆使齿轮搭上。
水舌正常，但叶轮不转，喷体也不转。主要原因：①蜗轮蜗杆或齿轮缺油，阻力过大。应加润滑油；②定位螺丝打得太紧，致使大蜗轮产生偏心。应适当松开；③叶轮被异物卡死。应清除；④蜗轮、齿轮或空心轴与套轴之间锈死。应除锈加油后装复。
（5）喷头转动部分漏水。
垫圈中进入泥沙，使密封面不密封。应拆下空心轴，清洗干净。
喷头加工精度不够，空心轴与套轴的端面不能密合。应修理或更换。
十四、地面灌溉改进技术
地面灌仍是当今世界采用较多的灌水方式，由于这一古老方法存在较为严重的浪费水现象，因此在水资源日趋紧缺的今天，各国都在研究改进办法，使之朝着节水方向迈进。最具代表性的研究可归纳为以下几种。
1、波涌灌溉
波涌灌溉也称间歇灌溉，它是70年代美国学者推出的一种地面灌水新技术。做法是先用较大流量把水推进一段距离，暂停灌水，间隔一定时间之后再次放水，如此断断续续，使水流呈波涌状推进。由于这种灌水方法水流推进速度快，土壤孔隙会自动关闭，在土壤表层形成一个薄封闭层，大大减小深层渗漏。
2、地面浸润灌溉
地面浸润灌溉是80年代日本研究出的一种新型地面灌溉技术。灌水作业时由土壤借助毛管吸力自动地从一个含水层的散发器吸水，当土壤达到一定饱和度时，吸力变小，系统自动停止供水。
3、负压差灌溉
负压差灌溉的做法是将多孔管埋入地下，依靠管中水与周围土壤产生的负压差进行自动灌溉，整个系统能适应管四周土壤的干湿状况，自动调节水量，水管理方便。
4、膜上灌
膜上灌是我国新疆科研人员在覆膜种植基础上探索出的一种灌水新方法。其突出特点是可通过调整膜畦首尾的渗水孔数及孔的大小来调整畦（沟）首尾的灌水量，以获得较普通地面灌溉方法相对高的灌水均匀度，实现节水、增产之目的。
十五、田间闸管灌溉系统
低压管道输水技术是以管道代替明渠输水，近年来在我国井灌区发展很快，取得了显著的节水效益。然而，这种输水技术从管道 出水口到田间还需要一段土垄沟输水，如采取相应的配套措施可取得更好的节水效果。针对这一问题，国家节水灌溉北京工程技术设备基础上，研究开了了田间闸管灌溉系统。
该系统由移动管道和管道上配置的多个闸门组成，包括输水软管和开度可调节的配水口等部分，配水口又由闸口、压环、闸窗和闸板四个部分组成，闸门间距及规格可根据田间开沟（畦）间距及所需流量配置。该系统可替代毛渠完成田间配水，通过启闭闸门及调节闸门及调节闸门开度来控制进入沟（畦）的流量。它不仅适用于低压管道输水系统配套，而且适用于具有一定水头的的明渠。田间闸管灌溉系统投资少、见效快、施工方便、使用简单，能够满足我国大田八物节水灌溉的发展需要，具有明显的经济效益和社会效益。
一是灌溉水经配水口直接进入沟畦，实现无输水损失，极大地提高了水的利用率；二是管灌溉系统代替配水垄沟，不占地，且右重复使用，降低了灌溉投资；三是利用配水口的闸板开度来调节准确恒定地控制进入沟畦的流量，适用于不同土质和规格不同的沟畦，可大大提高灌水均匀度；四是闸管灌溉系统为多孔出流管，与等过流量的盲管相比，可降低管壁承受的工作压力，并减少受损机会，从而延长薄壁管的使用寿命；五是闸管灌溉系统安装方便，并可根据要求打孔安装配水口，确保配水口定位的准确性。六是具有广泛的适用性与灵活性，可用于大田、经济作物、蔬菜和果园；七是闸板开度设定后，从开始到灌水结束，无需人工操作，极大地减少灌水用工，改善灌水的工作条件；八是闸管灌溉系统可与渠灌区、也可用作全移动管道输水，替代田间农、毛渠，完成从斗渠到畦沟配水，还可用作波涌灌溉的末级配水管道。
该系统在安装使用中应注意以下事项：输水软管的直径不能小于出水口直径，出水口处应平整；输水软管要双折加厚套在出水口上，然后用柔性绳带捆扎，如出水口处有凹槽，单层软管用绳带捆孔出可以；铺设闸管时尽量使其贴近畦口、沟口，尽量顺直，每隔5米处堆放一点土地，防止管子被风掀动或移位，注意不要用力拖拉软管；要在管道末端先安装一个配水口，以利于充水后进行排气，安装完成后要将末端配水口关闭；输水软管弃水后，用打孔器在指定位置开口，安装配水口中，并注意闸板的上下方向要正确；灌溉结束后应清洗整个系统，卷盘存放，以便延长使用寿命。
十六、节水灌溉技术规范
1 总则
1.0.1 为了使节水灌溉工程建设有一个合理、可行、统一的衡量尺度，促进节水灌溉事业的健康发展，制定本规范。
1.0.2 节水灌溉工程建设必须注重效益、保证质量、加强管理，做到因地制宜、经济合理、技术先进、运行可靠。
1.0.3 本规范适用于新建、扩建或改建的大田、菜地、果园、苗圃和草场等节水灌溉工程的规划、设计、施工、验收、管理和评价。
1.0.4 承担节水灌溉工程的设计单位必须持有丙级（含）以上水利工程设计资质证书。承担工程的施工安装单位必须持有省级水利行政主管部门颁发的施工安装许可证。节水灌溉工程应选用经过法定检测机构检测合格的材料及设备，不得使用无生产厂家、无生产日期、无产品使用说明的产品。
1.0.5 节水灌溉工程应建立健全管理组织和规章制度，切实发挥节水增产作用。
1.0.6 节水灌溉工程建设除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 工程规划
2.0.1 节水灌溉工程的规划应收集水源、气象、地形、土壤、作物、灌溉试验、能源、材料、设备、社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。
2.0.2 节水灌溉工程规划应符合当地农业区划和农田水利规划的要求，并应与农村发展规划相协调，采用的节水技术应与农作物品种、栽培技术相结合。
2.0.3 节水灌溉工程应通过技术经济比较及环境评价确定水资源可持续利用的最佳方案。节水灌溉工程的形式应根据当地自然和社会经济条件、水土资源特点和农业发展要求，因地制宜选择。
2.0.4 平原区灌溉面积大于100hm2、山丘区灌溉面积大于 50hm2的节水灌溉工程，宜分为规划（项目建议书或可行性研究）、设计两个阶段进行。面积小的工程可合为一个（设计）阶段进行。
2.0.5 节水灌溉工程规划成果应包括规划报告、概算书及工程布置图。灌溉面积在333hm2（含）以上的工程布置宜绘制在不小于1/5000的地形图上，面积小于333hm2的宜绘制在1/2000～1/5000的地形图上。
2.0.6 节水灌溉工程规划应与道路、林带、供电等系统，以及居民点的规划相结合，充分利用已有水利工程设施，并根据需要设置排水系统。
3 灌溉水源
3.0.1 节水灌溉工程应优化配置、合理利用水资源，发挥灌溉水源的最大效益。
3.0.2 节水灌溉应充分利用当地降水。井灌区应防止地下水超采；渠灌区应收集利用灌溉回归水；井渠结合灌区应通过地面水与地下水的联合运用，提高灌溉水的重复利用率。
3.0.3 用微咸水作为灌溉水源时，应采用咸、淡水混灌或轮灌；用工业或生活污废水作为灌溉水源时，必须经过净化处理，达到灌溉水质标准，方可用于灌溉。
3.0.4 在多年平均降水量大于250mm的旱地农业区，采取措施集蓄雨水作为灌溉水源时，水源工程规模必须经过论证，满足雨季能集蓄灌溉要求的水量。
4 灌溉用水量
4.0.1 节水灌溉工程建成投入使用后，正常水文年份单位面积用水量应较建成前节约20%以上。
4.0.2 水稻灌溉用水量应根据“薄、浅、湿、晒”灌溉等控制灌溉模式确定。
4.0.3 旱作物、果树、蔬菜等灌溉用水量应按产量高、水分生产率高的节水灌溉制度确定。
4.0.4 水资源紧缺地区，灌溉用水量可根据作物不同生育阶段对水的敏感性，采用灌关键水、非充分灌溉等方式确定。
5 灌溉水利用系数
5.0.1 渠系水利用系数，大型灌区不应低于0.55；中型灌区不应低于0.65；小型灌区不应低于0.75；井灌区采用渠道防渗不应低于0.9，采用管道输水不应低于0.95。
5.0.2 田间水利用系数，水稻灌区不宜低于0.95；旱作物灌区不宜低于0.90。
5.0.3 灌溉水利用系数，大型灌区不应低于0.50；中型灌区不应低于0.60；小型灌区不应低于0.70；井灌区不应低于0.80；喷灌区、微喷灌区不应低于0.85；滴灌区不应低于0.90。
5.0.4 井渠结合灌区的灌溉水利用系数可根据井、渠用水量加权平均按附录B公式（B4）计算确定。
6 工程与措施的技术要求
6.0.1 渠道防渗工程应符合下列要求：
1 防渗渠道断面应通过水力汁算确定，地下水位较高和有防冻要求时，可采用宽浅式断面。
2 地下水位高于渠底时，应设置排水设施。
3 防渗材料及配合比应通过试验选定。
4 采用刚性材料防渗时，应设置伸缩缝。
5 标准冻深大于10cm的地区，应考虑采用防治冻胀的技术措施。
6 渠道防渗率，大型灌区不应低于40％；中型灌区不应低于50％；小型灌区不应低于70％；井灌区如采用固定渠道输水，应全部防渗。
7 大、中型灌区宜优先对骨干渠道进行防渗。
6.0.2 井灌区低压管道输水工程应符合下列要求：
1 田间固定管道用量不应低于 90m/hm2。
2 支管间距，单向布置时不应大于75m，双向布置时不应大于150m。
3 出水口（给水栓）间距不应大于100 m，宜用软管与之连接进行灌溉。
4 应设有安全保护装置。严寒地区应布设排水、泄空及防冻害装置。
5 对规划中将要实施喷灌的输水管道系统，应按照喷灌工程的技术要求。
6.0.3 喷灌工程应符合下列要求：
1 喷灌应满足均匀度要求，不得漏喷，不得产生地表径流。
2 喷灌雾化指标应满足作物要求。
3 管道式喷灌系统应有控制、量测设备和安全保护装置。
4 中心支轴式、平移式和绞盘式喷灌机组应保证运行安全、可靠。
5 轻型和小型移动式喷灌机组，单机控制面积以3hm2和6hm2为宜。
6.0.4 微灌工程应符合下列要求：
1 微灌用水必须经过严格过滤、净化处理。
2 灌溉时应满足均匀度要求，不得产生地表径流。
3 应安装控制、量测设备和安全保护装置。
4 条播作物移动式滴灌系统灌水毛管用量不应少于900m/hm2。
6.0.5 地面灌溉的田间工程应符合下列要求：
1 水稻灌区应格田化，不得串灌。格田规格平原区以长60～120m、宽20～40m为宜，山丘区可根据地形作适当调整。
2 旱作物灌区应平整土地，其畦田长度不宜超过75m；畦宽不宜大于3m，并应与农机具作业要求相适应。
3 灌水沟长不宜超过100m。
6.0.6 注水灌（含坐水种）应符合下列要求：
1 应有可靠水源和取水、运水设备，注水灌设备和供水量应满足作物在最佳时期内播种和苗期灌水的要求，且灌水均匀。
2 水源的控制面积应按每次用水量不少于75 m3/hm2计算。
3 水源至田间的运水距离，采用畜力运水，不宜大于200m，采用机械运水，不宜大于500m。
6.0.7 雨水集蓄工程用于灌溉应符合下列要求：
1 应包括集流、输水、沉淀、蓄存、节水灌溉等设施，且配套合理。
2 专用集流面应采用集流效率高的防渗材料铺设，蓄水窖（池）必须采取防渗措施。
3 采用滴灌或膜上灌时工程规模宜按每次灌水量不少于150m3/hm2确定。
6.0.8 膜上灌应符合下列规定：
1 畦田规格应符合本规范6.0.5的规定。
2 灌溉均匀系数不应低于0.7。
3 对废弃塑膜应有收集处理措施。
6.0.9 地面移动软管灌溉应符合下列要求：
1 应有可靠水源，机、泵、管配套合理。
2 软管长度不宜大于200m。
3 田间工程应符合本规范6.0.5的规定。
7 效益
7.0.1 节水灌溉应有利于提高经济效益、社会效益和环境效益，改善劳动条件，减轻劳动强度，促进农业产业化和农村经济的发展。
7.0.2 节水灌溉应使工程措施和农艺措施、管理措施相结合，提高灌溉水的产出效益。
7.0.3 实现节水灌溉后，粮、棉总产量应增加15％以上，水分生产率应提高20％以上，且不应低于1.2kg/m3。
7.0.4 节水灌溉项目效益费用比应大于l.2。
8 节水灌溉面积
8.0.1 符合以下条件之一，且其他指标达到本规范规定，可认定为节水灌溉工程面积：
1 渠道输水灌溉工程，渠道符合本规范5.0.l或6.0.l的规定，田间符合本规范5.0.2或6.0.5的规定。
2 低压管道输水灌溉工程，管道符合本规范5.0.l或6.0.2的规定，田间符合本规范5.0.2或6.0.5的规定。
3 喷灌工程符合本规范5.0.3或6.0.3的规定。
4 微灌工程符合本规范5.0.3或6.0.4的规定。
8.0.2 符合以下条件之一，可认定为节水灌溉措施面积：
1 渠道防渗工程符合本规范5.0.l或6.0.1的规定。
2 低压管道输水工程符合本规范5.0.l或6.0.2的规定。
3 田间工程符合本规范6.0.5的规定。
4 水稻采用“薄、浅、湿、晒”控制灌溉模式。
5 注水灌（含坐水种）符合本规范6.0.6的规定。
6 雨水集蓄工程用于灌溉符合本规范6.0.7的规定。
7 膜上灌符合本规范6.0.8的规定。
8 地面移动软管灌溉符合本规范6.0.9的规定。
8.0.3 节水灌溉工程面积与节水灌溉措施面积不得重复统计。在同一灌溉面积上，采用多种节水灌溉工程或措施时，只能依主要工程或措施统计一种。
附：本规范有关名词解释
1 节水灌溉——用尽可能少的水投入，取得尽可能多的农作物产出的一种灌溉模式，目的是提高水的利用率和水分生产率。节水灌溉的内涵包括水资源的合理开发利用，输配水系统的节水、田间灌溉过程的节水、用水管理的节水以及农艺节水增产技术措施等方面。
2 灌溉回归水——在农田灌溉中，流经渠系和田间的地表水流和地下水渗流回流到下游沟渠或河道中的灌溉余水。
3 “薄、浅、湿、晒”灌溉——一种水稻节水灌溉模式，其技术要点是：薄水插秧、浅水返青、薄湿分蘖、晒田蹲苗、回水攻胎、浅薄扬花、湿润灌浆、落干黄熟。
4 控制灌溉——在水稻返青后的各个生育阶段，田面不再建立水层，根据水稻生理生态需水特点，以土壤含水量作为控制指标，确定灌水时间和灌水定额的节水灌溉模式。
5 水分生产率——作物单位面积产量与作物全生育期耗水量的比值。
6 关键水——作物生长和产量形成最敏感时期的灌水。
7 非充分灌溉——在作物全生育期内不能全部满足需水要求、旨在获得总体最佳效益的灌溉模式。
8 灌溉水利用系数——灌入田间的水量（或流量）与渠道引入总水量（或流量）的比值。
9 渠系水利用系数——末级固定渠道放出的总水量与渠首引进的总水量的比值。
10 田间水利用系数——净灌水定额与末级固定渠道放出的单位面积灌水量的比值。
11 渠道防渗率——灌区固定渠道最大过水表面积中防渗面积与总表面积比值，以百分数计。
12 膜上灌——在地膜栽培的基础上，利用地膜输水，通过放苗孔和膜侧旁渗给作物供水的灌水方法。
13 注水灌（含坐水种）——利用专门设备将一定量的水注入土中，提高土壤墒情，满足种子发芽和保苗需水的一种局部灌水方法。
14 大型灌区——控制面积在20000 hm2以上的灌区。
15 中型灌区——控制面积为667～20000 hm2的灌区。
16 小型灌区——控制面积在667hm2以下的灌区。
17 井灌区——以井水作为灌溉水源的灌区。
18 井渠结合灌区——灌溉水源既有井水，又有地表水的灌区。
十七、水泵的超常运行
一、水泵超高扬程运行
平原湖区轴流泵站通常在外洪、内涝的情况下运行，尽管在设计时一些泵站对在某些不利工况下运行进行过校核，但由于受水环境变化的影响，沿江和湖泊的河床逐年淤高，泵站内、外水位变幅较大，特别是特大洪水期间外江水位居高不下，泵站的扬程超出其设计使用范围，泵站被迫停机，甚至损坏。
解决上述问题，可根据各泵站实际情况，分别采取措施。
1.调节叶片安装角
目前，国产轴流泵口径在300mm以上的，叶片角度可以调节。调节叶片安装角在一定程度上扩大了泵的使用范围，当泵站扬程增高时，可减小叶片安装角，适当减小出水量，以满足水泵在高扬程情况下正常运行的要求。
目前国内数量较大、分布较广，口径在1m以下的中小型轴流泵站(一般由乡镇管理)，由于技术力量薄弱，加上调角费时费力(半调)。因此，泵站自投入运转后，很少根据运行条件的变化对泵的正常运行范围进行复核和调节，结果造成能源浪费，泵站发挥不了正常效益。因此，建议加强技术指导，特别是对那些使用不当、扬程超过正常使用范围的泵站，应根据新的运行条件，仔细复核水泵工况，提出相应的技术措施。按照经济、有效的使用原则，一般只有当调角不能满足新的运行要求时，才考虑其它的技术改造方案。
2.换泵
如果将叶片角度调至最小仍不能满足高扬程的长期运行要求，则可考虑更换成高扬程的水泵，如比转数较低的轴流泵或导叶式混流泵等。
更换水泵通常是一种比较省事的办法，但对大中型水泵，要考虑机组配套和流道匹配等因素，因此工程投资较大，机组设备费用较高。另外，在同流量下由于泵的扬程高，泵汽蚀及水力振动的可能性增大，特别是与进、出水流道之间的水力配合问题往往成为换泵的主要矛盾。因此，在原有泵站水工基础上采用换泵的办法来解决高扬程问题，不仅代价较高，而且技术上较复杂，因而一般只适用于中小型轴流泵站。另外，换泵时不仅要考虑在最高扬程时泵站能够安全运行，而且也应该尽可能使泵站能在多年运行中的平均效率较高，对于最高扬程与平均扬程相差甚大的泵站应该充分考虑这一点。
3.改换叶轮
改换叶轮与换泵优缺点大致相同。不过，改换叶轮仅涉及到泵内的某一部件，因而改造投资可大量节省，通常适用于大中型轴流泵站的修复与技术改造。
解决超高扬程问题，必须将泵的现有叶轮更换成比转数较低的轴流式叶轮(在功率不变的条件下，增大扬程，减小流量)。由于将叶轮的扬程提高，叶轮出口的速度或动量矩环量增大，因而要求出口导叶的扩压、消旋功能更强。目前国内叶轮直径2.8m及以上的大型立式轴流泵，导叶固定在出口流道的钢筋混凝土中，因而在改叶轮时更换导叶相当困难。由轴流泵的工作原理可知，叶轮扬程提高后，导叶进口水流的绝对液流角(导叶进口安装角)α3减小，导叶的曲率θ增大。如不换导叶，在同一流量下，水流必将在导叶进口的背面形成旋涡区，从而引起泵的效率降低，出口压力脉动，因此在更换改型叶轮时最好也更换导叶。对更换导叶有困难的，最好与有关研究单位合作，在现有装置条件下尽力寻求改善措施，最终改造方案应该通过模型试验来确定。
4.提高水泵转速
由相似定律得知，提高水泵转速，可增大泵的流量和扬程，但水泵的轴功率增加，动力机需要增容。对超高扬程的泵站，采用这种方法的关键在于增速方式及变速设备的选择。对小型排灌泵站，由于机组较小，变速容易实现(如调节内燃机进油量，改变皮带轮直径等)。对以交流电动机为动力的，可调节同步转速(分无级的变频调速和有级的变频调速)，或调节转差率(适用于异步电动机，分调节电机定子电压、改变串入绕线式电机转子电路的附加电阻等)两种调节方式。前者属于节能型，后者属于耗能型。对大中型农用泵站，由于机组容量较大，调速设备较贵，因而使用受到一定限制。
但是，近几年来结合水泵增速及电动机改造需要，武汉水利电力大学泵及泵站教研室的有关专家主张在更换老化电机线圈的同时，实现增容和调速两项功能。即在进行老化电机改造时，通过减薄绝缘层厚度，加大绕组导线截面，在原电机结构不变的条件下，提高电机功率；同时，采用“丢极”的办法提高电机转速，以适应高扬程时泵站的运行需要。
水泵增速后带来的新问题，可能有汽蚀、机组结构强度、轴承寿命以及临界转速的校验等问题。水泵增速还可能使进水流道流态变化，使水泵进口处的流速和压力分布不均匀，从而加剧机组振动。采用这种改造方案，建议与有关研究单位和水泵、电机的生产厂家一道，根据泵站具体情况，商定具体改造方案。
二、水泵的超功率运行
在特大洪涝灾害发生时，特别需要泵站在超高扬程下尽可能地加大水泵流量。这时往往使水泵的轴功率大大超过额定轴功率，致使配套动力机超载损伤。解决水泵超功率问题的常用方法有减小叶片安装角、降低水泵转速、更换功率较大的动力机、电机增容改造等。
1.减小叶片安装角
当水泵在高扬程运行时，减小叶片安装角可以有效地降低水泵轴功率，避免机组超载；同样道理，当水泵在大流量工况运行且机组长时间过负荷时，也应将叶片角度调小，以保证机组的安全和正常运转。将叶片角度调小，带来的负面影响是泵的流量减小，因此它比较适用于出现高扬程大流量工况运行时间不长、叶片角度全调的大中型立式轴流泵站。对叶片为半调的中小型泵站，如果因扬程偏高，动力机功率不够用，为了节省改造费用，也可将叶片安装角长期固定在较小的位置。
2.降低动力机转速
通常只适用于变速容易实现的中小型机组。对大型机组，由于变速设备昂贵，一般很少采用。
3.更换功率较大的动力机
与降速类似，一般只适用于中小型机组，对大型电机，除非确需增容和更新(如老化和损坏严重，修复不如新买)，否则，一般应尽可能不采用，以免造成不必要的花费。
4.电机增容改造
结合电机老化改造，采用新材料、新工艺，提高原电机的额定功率。以28CJ56型轴流泵配套的1600kW同步电机改造为例，若仅更换老化线圈，电机额定功率可提高到1800kW，功率提高幅度为12.5%。如同时更换电机的某些部件，如改造定子外壳及铁芯、转子大轴、磁轭、铸钢体、铁芯、推力头、镜板及导瓦等，电机额定功率可达2200kW左右，功率最大提高幅度为37.5%。从电机增容改造的实践来看，该法是成功的，因此它是目前解决水泵超载问题很有推广价值的重要技术措施之一。
5.其它技术措施
解决水泵短时间过载问题，还可采用一些既经济、又实用的临时措施，如泵站运行避开外江水位的高峰期，水泵运行时在叶轮进口放入少量的空气等。
三、加大水泵流量运行
考虑排涝泵站自身的特点，设法加大泵站抢排流量对减小排区经济损失意义重大。对已建泵站，增大流量的办法除增加抢排时间外，主要是加大叶片安装角和提高水泵转速。
加大叶片安装角是指在电机功率允许的范围内，尽可能地调大叶片角度，使机组满负荷运行，以便使泵站在较短的时间内能排除更多的积水。但是，这种运行方式常常受到外江高水位的限制，亦即高扬程与大流量矛盾，机组容量无法适应。
为解决上述矛盾，同时满足水泵在高、低扬程时安全、正常、高效运转的客观需要，结合老化电机的增容改造，采用丢极式的变极方法将电机构成两档转速，是值得研究和推广的一种好方法。
仍以与28CJ56型泵配套的1600kW同步电机改造为例，该电机额定转速为150r/min(40极)，若采用丢极式的变极方法增速，为获得旋转各向稳定的磁拉力效应，在圆周均匀地丢掉4个磁极，即丢极后的36极电机转速变为166.7r/min，它比原40极时的转速提高了11.1%。当水泵在该转速档运行时，不仅可使泵的扬程达到10m，而且流量比调角时增大了许多。当电机功率增大到2000kW、水泵在5.6m扬程运行时，可将叶片角度调到+8°，单泵流量可达28.2m3/s ，与电机增容前相比(叶片角度为+2°)，流量增加了6.2m3/s，效率提高了1.4%(水泵高效区位于+8°)。此时对于安装10台水泵的泵站共增加流量62m3/s，相当增加了一座8台口径1.6m水泵的泵站。
用提高转速的办法来增大泵的扬程和流量，可能存在的主要问题是水泵汽蚀及叶轮进口流态的稳定性受影响等。在采用该方案时，一般应根据装置情况，对泵的汽蚀条件进行复核，当增速后泵的汽蚀条件不能满足要求时，可采用其它措施协同解决，如采取措施改善前池进水流态；在叶轮进口加装前置导轮等。
四、轴流泵叶轮淹深不足及改善叶轮进口流态
由于水环境变化，前池水位降低，或由于叶轮安装过高，水泵无法在较低的前池水位下工作，这些都属于叶轮淹深不足问题。此外，一些泵站在实际运行中碰到的新问题，对叶轮淹深提出了超常要求。例如，因排灌标准提高，要求水泵在前池尽可能低的水位下也能正常运行(如降低内湖调蓄水位，增大调蓄水量，提高泵站排涝标准；又如降低排区地下水位，旱季提水灌溉等)。另一方面，轴流泵由于流量大，对进口流态的稳定性要求高，如与之配套的进水建筑物设计不良，或因外部环境和工作条件变化太大，都会破坏叶轮进口正常的流动条件，从而给泵站的安全和经济运行带来许多难以解决的问题，如汽蚀，水力振动和噪音，泵的工作效率低，流量扬程达不到样本规定的正常要求等。
为解决上述问题，最近几年由武汉水利电力大学泵及泵站研究室提出在轴流泵叶轮(以下称主叶轮)进口加装前置导轮。前置导轮是一种负荷较轻、结构特殊的轴流式叶轮，它与主叶轮同轴旋转，专为其进口水流提供能量。由于导轮安装的位置较低(对立式)，加上结构特殊，导轮本身具有很强的抗汽蚀特征，因而在一定程度上可解决水泵汽蚀及叶轮淹深不足问题。与此同时，由于导轮能强制地改善主叶轮进口流态，使其断面的流速和压力分布得以调整，从而可望消除因流态不良带来的水力振动、性能质量不高等种种问题。
导轮可由3～4枚螺旋形叶片和流线形的轮毂组成，它与主叶轮只需靠两轮的轮毂边壁用螺钉连接，而不破坏原泵和机组结构。对大型立式轴流泵，为减轻导轮重量(以改善机组受力条件)，导轮可采用轻质材料，如铝合金、玻璃钢等。理论分析及有关试验表明，这种方法技术上完全可行，其效果已在国内某28ZLB-70型轴流泵站的现场试验中得到初步验证。由于该法技术上不复杂，改造费用低，实施较容易，因而特别推荐各地进一步研究和尝试。
五、水泵机组振动及其减振措施
在大洪水中，因水泵机组振动现象严重而被迫停机造成“关门淹”的情况较为普遍。有的泵站超常运行时的剧烈振动振破了泵房的玻璃。
根据干扰力的不同，可将水泵机组振动分为水力振动、机械振动和电磁振动等三大类，生产实际中振动是不可避免的，不同类型的水泵机组振动总是同时产生，不可能把它们截然分开。诱发这些振动的直接因素也是各不相同的。大洪水时水泵机组的超常剧烈振动的主要干扰力源是水力不平衡，应根据当时的实际情况正确分析原因，抓住主要矛盾切实采取有效的减振措施。
1.外江洪水位超高，泵站需要扬程加大，水泵工作在拐点附近的马鞍形不稳定区域。这种振动的主要特征是不稳定和瞬间内的周期性反复。如果这种循环的频率与系统的振荡频率合拍，就有可能诱发共振而造成更严重的破坏，其减振措施主要有：
(1)清除局部堵塞，疏通引水、进水和出水等过流通道，一方面改善流态，另一方面尽可能地降低泵站的需要扬程。
(2)对于全调节水泵可通过改变叶片角度，调小或加大叶片角度都有可能使水泵工作避开拐点。调小叶片角度时还可以改善水泵的Q～H性能曲线，缩小不稳定工作区。
(3)在可能的条件下采用变速调节的方法，改变水泵的工作点至稳定工作区域。
(4)中小型水泵可设置旁道管或旁泄阀，控制水泵出口的流量不小于不稳定工作流量。
2.外江洪水位超高，有的甚至超高2～3米，在这种情况下启动水泵，其出水流道中的空气难以排出，水流的挟气能力也大大降低。空气的反复压缩膨胀，引起压力脉动，诱发机组振动， 严重时机组将无法起动。可针对实际工程情况，采取疏导、改进或增设出水流道的排气设施，提高排气速度和挟气能力，尽量缩短起动过程。
3.前池水位过低，改变了进水流态，形成进水挟带表面旋涡和附壁涡带，进入叶轮工作室后被叶片切割而引发振动，其频率与叶片数成正比，且常伴有较大的噪音。通常可采用导流、设置隔板等应急措施来有效减振。
4.外江洪水波动较大，出水流态紊乱，波浪压力波反射入出水流道而引发机组振动，应积极采取有效实用的出口防浪减波和稳流措施。
5.内涝水(有可能漫过拦污栅)冲挟异物，进入流道乃至叶轮工作室，造成局部堵塞，形成不对称流场，在引发水力振动的同时还有可能加剧弓状回旋机械振动。及时发现彻底清污，即可有效减振。
6.由于水泵工作点远离正常工作范围，泵本身的必需汽蚀余量Δhr超常增大，或者由于进水流态的恶化而产生汽蚀，引起水泵机组的振动。汽蚀振动的频率较高，每秒可达几万次，并伴随发生强烈的噪声，有关减振措施如下：
(1)采用变角，变速或旁通的方法来调节水泵工况，降低水泵的必需汽蚀余量Δhr，避开汽蚀工况点。
(2)采取切实可行的导流，隔水等措施来改善进水流态。
(3)可考虑把泵出水管(或流道)中的有压水引入进水管(或流道)，也可另设加压泵装置，用喷咀做环形混合器，以提高泵进口的压力，来消除或减轻汽蚀及其振动，对小泵可用一个喷咀，对大泵可考虑用多个喷咀。混合段的长度，喷咀的位置的以及喷入的流量，应根据引水压力、增压水头、喷咀口流速、主流速度及喷咀个数等因素合理确定。
(4)在水泵进口补入(0.4～1%)的气体(以体积流量计算)可大大降低水泵汽蚀强度，使剥蚀，噪音和振动明显减弱。具体的补气方式和位置，应根据汽蚀现象的不同及有关工程经验确定。 5. 若有条件，可考虑在轴流泵主叶轮前设置导轮，一方面可以整流，另一方面能够为主叶轮进口提供能量，改善其汽蚀性能，消除或减小汽蚀振动。
7.内涝水挟带的异物，被堵塞吸附在旋转叶轮上，除了会引起前述的流场不对称水力振动外，还将会破坏转子的静和动平衡，出现由机械不平衡干扰力引发机械振动的现象。停泵部分水体倒流回冲后再开机，振动将会大大减弱。
8.在长期外洪内涝的作用下，泵房若是出现不均匀沉陷，它的倾斜有可能会引发因叶轮间隙不均匀而产生的流场不对称水力振动；因导轴承间隙不均匀而产生的干摩擦和振摆等机械振动，和因空气间隙不均匀而产生的电磁拉力不平衡振动等。相应的减振措施有：
(1)泵站主厂房的纠偏，见本章第三节。
(2)对于大型立式轴流泵机组，可在允许调整范围内，以进水流道为基准重新测量调整机组固定部件的垂直同心度、水平度，转子的垂直度、摆度、中心，电机的磁场中心以及轴承间隙，叶片间隙和空气间隙等。
9.目前大部分泵站工程存在较为严重的老化问题，在这种情况下，长期受洪涝的影响，可能会因绝缘破坏等原因造成转子绕组短路等故障而出现电磁拉力不平衡振动。确认后即可采取相应的修复措施。
六、水泵机组遭浸泡后的及时修复
水泵机组遭浸泡后的修复是一项十分紧迫而又艰巨复杂的技术工作。应根据受淹的程度、浸泡的时间和机组的状况等实际情况，在全面检查的基础上，有目的、有对象和有准备地及时进行，除了电机的绝缘处理等工作外，应把主轴、轴承和轴封等部件的修复作为重点工作对待。
(一)厂房、机组的全面检查
1. 检查厂房沉陷，并通过与原始数据对照，以确定机组的水平，轴线等是否需要进行调整。
2. 检查摆度，一般只需用千分表检查大轴连接法兰处的摆度，对照原始记录，确定摆度是否在增大。
3. 检查润滑油质和油位。
4. 检查机组紧固件，检查是否有松动和锈蚀等现象，并作相应处理。
5. 检查主轴连接、密封情况以及轴颈处的锈蚀情况。
6. 检查推力轴承及各导轴承的受力、间隙及存泥沉沙和锈蚀等情况。
7. 检查轴封填料的存泥沉沙，腐烂程度及其密封的可靠程度。
8. 检查叶轮间隙及空气间隙，若有较大的变化应分析原因并作相应处理。另外对于液压全调节水泵机组，还应进行叶片调角机构的检查，检查浸水及密封状况。辅机系统的检查和修复工作也应及时跟上。在全面检查工作的基础上，确定相应的修复对象和具体方法。需要拆卸时应尽量少拆，避免盲目乱拆。遵循先外后内，先上后下，先部件后零件的原则进行。
(二) 主轴的修复
除锈清洗后，测量轴颈处的锈蚀和磨损量，若磨损很小，只需对锈蚀进行磨削处理，恢复其光洁度的要求。磨削时应采用细砂轮，同时用皂化液作冷却剂和润滑剂。也可用金刚砂布加机油研磨，土法抛光。若磨损量较大，如橡胶轴承的轴颈，单侧偏磨值大于0.5mm，则要对轴颈进行处理，其处理方法有喷镀、镶套和堆焊等。恢复尺寸后再进行切削和研磨。
(三) 轴承的修复
1.清洗
(1)初洗也称粗洗，主要是清除泥沙、油污和锈斑等。
(2)细洗也称油洗，是用清洗油将脏物冲掉洗净，清冼油温度不得超过闪点，以防燃烧。
(3)精洗也称净洗，采用清洁的清洗油最后洗净，也可用压缩空气先吹一下再用油洗。
2.轴瓦的修刮和研磨
将轴瓦扣合在镜板或轴颈上，反复对轴瓦面进行研磨，并用刮刀修刮高亮点、挑花及修刮进油边、油槽并倒角，橡胶水导轴承一般不需要修刮。
3.复装就位
电机的上导轴承结合转子定中心就位，推力轴承要结合转子的盘水平和磁场中心就位。就位后还要调整导轴承的间隙以及推力轴承的受力。
水导橡胶轴承就位前先将支承面清扫干净，放好止水橡胶绳，检查轴窝内有无杂物，擦净主轴轴颈表面，并涂上一层蓖麻油，然后进行安装轴瓦，调整间隙。
4. 滚动轴承的清洗与安装
(1)清洗和检查。清洗前先将轴承中的泥沙和脏润滑油挖出，然后将轴承放在热机油中使残油溶化，再用煤油冲洗，最后用汽油洗净，并用白布擦干。清洗之后要进行下列项目的检查：
a.轴承转动是否灵活，有无卡滞现象；
b.轴承间隙是否适当；
c.轴承内外圈、滚动体等部件是否有碰伤、锈蚀、毛刺和裂纹；
d.用内径千分尺测量轴承的圆度和圆柱度，检查轴颈圆角是否与轴承内圈相符合。
(2)安装与调整。滚动轴承的安装方法与轴承的结构、尺寸大小和轴承部件的配合性质有关。安装时的装配压力应直接加在待与配合的套圈端面上，严禁借助滚动体传递压力。安装轴承采用的工具和方法可根据配合过盈量的大小确定。过盈量较小时可采用手锤将轴承轻轻打入轴承体；过盈量较大时应当用压力机压入，也可采用热套法，将轴承放在80～100℃的油锅中加热后再进行安装，还可使用冷却的方法，但轴温不得低于-80℃。
滚动轴承的间隙分为径向间隙和轴向间隙二种，间隙用来保证滚动体的正常运转，润滑以及补偿热伸长，它对于轴承的工作性能和使用寿命有很大的影响，应当按有关技术文件的要求进行检查和调整。
(四)轴封的修复
拆洗填料盒、水封环、压盖和底衬，疏通水封管更换填料。安装填料时接口为斜面且每圈要错开120°。压紧填料时松紧要适当，一般控制有压密封水从填料中漏出30～60滴/分钟为宜。 |
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