高扬程抽水泵站出水管道剧烈震动的原因及对策

　　摘要介绍“东雷抽黄”工程中南乌牛二级站管道在机组运行中出现无预兆剧烈震动的现象,分析这一现象发生的原因及维修对策,以期为泵站的正常运行提供参考。
　　关键词东雷抽黄;抽水泵站;原因;对策
　　
　　渭南市东雷一期抽黄灌溉工程是以黄河为水源的高扬程电力提灌工程,因取水点设在陕西省合阳县城东25 km处的东雷村塬下,故称“东雷抽黄”。它是目前国内装机容量最大、扬程最高的电力提灌工程,于1975年8月兴建,1988年9月终验合格交付使用。灌区共建有各级抽水站28座,安装机组133台,最多9级提水,累计总扬程331.7 m,加权平均扬程214.7 m,总装机容量11.86万kW,配套有各类变电站30座,总装见容量38.09万kVA。建成干支渠51条,总长351 m,斗、分、引渠4 328条,总长1 755 km,配套渠系建筑物9 273座。渠首引水流量40 m3/s,加大引水流量60 m3/s,设计灌溉面积6.8万hm²,有效灌溉面积5.58万hm²,包括惠泽渭北旱原的大荔、合阳、澄城、蒲城4个县13个乡镇262个村庄。开灌近30年来,在当地抗旱生产中发挥了巨大的经济效益和社会效益。
　　南乌牛二级站是东雷抽黄灌溉工程管理局下属的1座二级泵站,设在陕西省大荔县南乌牛村塬下,承担着合阳、澄城、大荔3个县10个乡镇和蒲城县永丰镇坞坭村的2.73万hm²农田的灌溉任务。站内装配有4台“黄河KD4-110”双吸单机离心泵(简称“黄河四号”水泵),轴功率6 400 kW,额定扬程110 m,额定流量4.4 m3/s,配套4台8 000 kW TD 215/120-8型同步电机,进出水均为单机单管。出水管道为钢质管道,管道内径1 600 mm,壁厚13.7 mm,单管全长350 m,前50 m为地下掩埋,后300 m为管床明铺,设有5个镇墩(序号从泵站向出水池升序排列),每60 m设1个,两镇墩之间有管道伸缩节1个、环形移动支架6个,均匀分布,出口为虹吸式,安装有真空破坏阀防止倒流。
　　1震动现象的发生
　　2002年以来,距出水口30 m、顶部镇墩15 m处的4条管道顶端,在机组运行中均出现无预兆剧烈震动现象,震动范围为4~5号镇墩之间管道,震心为5号镇墩向下15 m处,震动向两侧逐渐消减,震动频率约3~5次/s,中心振幅约为0.5~0.8 mm,震动剧烈,多次造成环形钢支架断裂及压力管道裂缝,影响机组正常运行,存在严重安全隐患。该震动现象无固定时间和规律,在同一机组、同一工况下启动机组运行时,管道可能发生震动也可能不震动。有时启动机组后运行平稳,但运行几小时或1~2 d后会发生,震动一旦发生则一直持续,在出水闸压闸50%以下或停机后方可消除。震动造成震心处环形支架多处断裂,压力管道环形和纵向裂缝,严重威胁机组安全生产运行。
　　2原因
　　根据现场设备逐步分析排查,现场设备可能引起震动的范围有水泵机组振动、压力管道、管道流量、管道附件4个部分。
　　(1)从出水压力管道进外观检查,管道局部因管床基础局部轻微下陷,致使压力管道存在水平和纵向弯拱变形,变形范围约10~100 mm,部分环形支架地脚悬空滚轮卡死。2009年初检修人员进行了局部维修,悬空的环形支架地脚采用钢板支垫,卡死的滚轮进行除锈和加油处理,纵向采用千斤顶校正方木支撑,裂缝处加固焊接,处理后效果不明显,震动现象仍然存在。