水厂电机和水泵安装同轴度控制技术

水厂电机和水泵安装同轴度控制技术

辛本彬,   ,黄镭

中铁市政环境建设有限公司,上海市普陀区200331

摘要：本文通过对宁波某水厂提升泵房水泵安装过程进行施工总结，从数据上给出调整水泵和电机同轴度的数量关系和调整方法，同时对安装过程的细节进行描述，使水泵机组同轴度的安装比较容易的满足安装手册的尺寸偏差要求。

关键词：水泵   电机   同轴度

1. 工程概况

宁波某水厂进水泵房有4台调频水泵机组，水泵为卧式双吸单级离心泵，单台水泵日供水能力为6万吨，水泵自重3.2吨，调频电机最大功率750kW，自重2.5吨。水泵和电机使用钢制联轴器柔性连接方式。电机安装手册要求的同轴度为0.1mm，在安装过程中经过事先进行较为详细的计算和一定的技术保障措施，使同轴度控制在0.025mm以内，超过刚性连接方式的偏差要求，保证水泵机组的平稳运行。

2. 主要施工工艺和方法

    水泵机组安装是在机组基础混凝土已经浇注完成，达到设计强度，室内装修除地面外已经全部完成，同时室内行车已经安装完成并经过验收后进行的。这样，可满足对水泵机组的保护和平稳起吊要求，还可以避免损伤地面。主要安装顺序为：电机各相对尺寸计算→水泵机组安装准备→水泵及工艺管道安装→电机安装→联动试运行

2.1 电机个相对尺寸计算

    在水泵机组安装时先安装水泵，再安装电机。安装水泵时使用最小刻度为0.1mm/m的框式水平尺可以较易把水泵安装水平。电机后安装，此时电机就以水泵轴为标准进行安装。电机各地脚螺栓的调整数量与同轴度的变化量可以参照以下五种情况进行试算，做到心中有数，最大限度的减少反复次数。计算草图见图一。

图一

Ⅰ、e f固定，a c d g h松开，推动b，当b推动1mm时，测量得出N的变化量N1和M的变化量M1。

Ⅱ、a b固定，c d e g h松开，推动f，当f推动1mm时，测量得出N的变化量N2和M的变化量M2。

Ⅲ、g h固定，a b c e f松开，推动d，当d推动1mm时，测量得出N的变化量N3和M的变化量M3。

Ⅳ、O2不动，抬高O1 1mm， 测量得出N的变化量N4和M的变化量M4。

Ⅴ、O1不动，抬高O2 1mm， 测量得出N的变化量N5和M的变化量M5。

把A=1400mm，B=500mm，K=355mm，L=125mm，P=700mm，代入上式，可得出表一的数据。

测量结果汇总见表一：

                                                                       表一

   根据表一的数据可以看出调整各地脚螺栓对同轴度的影响是不同的，进行每次调整时同轴度的两个值N和M是同时变化的，并不能单独改变一个值，而另一个值保持不变。同时从表中可以看出调整不同的地脚螺栓对N和M值的贡献是不一样的，着样在进行调整时就可以根据实际情况决定调整哪一个螺栓。

电机留置的地脚螺栓槽的宽度通常比地脚螺栓的直径大4~5mm，从表一的数据中可以看出，调整1mm时各数据的变化比较小，这就要求在电机初步就位进行地脚螺栓灌浆时，在水平面上垂直于电机轴线方向的偏差不能超过1.5mm。因为电机的高低可以采用垫铜片的方法调整量比较大，因此水平面上垂直于电机轴线方向的偏差是控制的重点。

2.2 水泵机组安装准备

2.2.1 检查水泵机组基础的标高、轴线和地脚螺栓预留孔的位置

在安装水泵机组前，水泵机组基础及进出水管预留洞已经施工完成，此时水泵基础标高、轴线要参考进出水管预留孔标高、水泵和电机的安装手册进行复核。在水泵机组基础上放出水泵机组的轴线，在混凝土表面做好标记，标记使用钢钉在混凝土表面画线，而不要使用墨线弹线。在使用一跟洗尼龙线两端分别固定在进出水预留洞的中心，利用这根线可以检查进出水管中心线与水泵机组轴线的垂直度。机组轴线和进出水管中心线若不垂直，可采用微调水泵机组轴线和进出水管线，务必使此两条线垂直，同时把调整好的两条线在水泵机组基础上做好标记。安装手册上会给出水泵进出水管与水泵基座底的高度差，利用这根尼龙线符合水泵基础标高。水泵基础混凝土顶面通常要比水泵基础底低2~3cm，这样利于灌浆。把机组基础顶面凿平，大面平整度要在3mm以内。

使用水泵机组轴线和进出水中心线校核预留地脚螺栓的位置。地脚螺栓位置若有偏差，结合地脚螺栓的形式复核看能否安装，若不能安装要进行开凿处理。同时要凿毛地脚螺栓预留孔的孔壁，以增加与灌浆材料的粘聚力。

2.2.2 联轴器安装

水泵电机与联轴器通常是分别包装供货的，需要在安装现场把联轴器套到机轴上。先把一套联轴器拆开，确定哪一部分安装在电机上，哪一部分安装在水泵上。联轴器向机轴上套时切不可使用蛮力，用大锤蛮打。在安装前可使用变压器油加温煮热至100℃，使联轴器温度升高，微膨。使用变压器油是因为变压器油闪点高，使用比较安全方便。首先把联轴器使用麻绳在外边绑牢，放入锅中，倒入变压器油，油要没过联轴器。使用文火加温，煮15~20分后，一人拿麻绳捞出联轴器，另一人戴隔热手套手捧联轴器对准机轴，第三人垫软木板，使用手锤均匀对称打入。套入1/3以后，可垫硬木板，使用大锤打入，要一气呵成，中间不能停顿。联轴器器套在机轴上的长度，按照安装手册要求进行，若手册没有明确要求，以套入到机轴顶面和联轴器内口倒角平齐为准。

2.2.3 电机地脚螺栓定位支架制作

为控制住四个地脚螺栓之间的相对间距，可使用钢板制作一个支架。支架制作形式见图二

图二

铁件A使用20mm厚钢板制作，宽度15cm，四个地脚螺栓要使用机床打孔，孔直径比地脚螺栓孔大1mm，孔之间的距离偏差为0.5mm。铁件B使用30厚钢板制作，尺寸比电机固定基座每边大2cm，孔直径比地脚螺栓孔大1mm。铁件C是一跟16的螺栓，螺杆顶端磨成半圆形，把螺帽直接焊在铁件B上，使螺杆的方向正对地脚螺栓中心。铁件A可反复使用，铁件B每台电机使用4块在灌浆时固定在机组基础里了。铁件C每台电机用4块，在电机进行精调时使用。铁件D共8块，可反复使用，在调整定位支架时使用。

制作完成后在铁件A上刻画出电机的轴线位置。

2.3水泵及工艺管道安装

准备工作做好后开始安装水泵。因水泵地脚螺栓比水泵地脚螺栓预留孔要小1~2mm，为保证地脚螺栓位于孔的正中央，可在地脚螺栓外面包裹浸油牛皮纸，把地脚螺栓穿到水泵上，可使用两个螺帽固定，固定形式见图三。之所以把螺栓尽量放到孔中心，是以防同轴度调整时单调电机满足不了要求，可微调水泵。按照铁件D的形式每台水泵再制作4块，使用铁件D可以调整水泵的水平度。

图三

地脚螺栓安装好后就可以把水泵吊装到基础上了，大致把水泵的机轴和水泵机组的机轴在基础上的画线对齐，在水泵基座四个角各放一块铁件D。把钢制框式水平尺贴紧机轴，放到机轴上房，同时找2个小线坠（经纬仪的线坠就可），捆绑再机轴上，使线坠的线通过机轴的中心（机轴端部平面上的锥形坑的锥尖就是）。先在平面上调整水泵的平面位置，使两个线坠的尖部对准机组轴线的画线，再调整铁件D，使框式水平尺的水泡居中，把钢制框式水平尺转180度，再测量一次，若气泡还居中，就可进行地脚螺栓灌浆。灌浆使用无收缩细石混凝土，可使用竹片反复插捣，直至灌满。

工艺管道可以同时进行下料，进行防腐。进水管要把各种管件由室外向水泵顺次安装，安装到伸缩节停止，各螺栓旋紧。水泵进水管剩余部分从水泵进水法兰端开始安装，安装到伸缩节停止，各螺栓旋紧，伸缩节暂不安装。出水管道和进水管道安装顺序相同。待灌浆混凝土达到设计强度后，把水泵各地脚螺栓对称旋紧。这时进行伸缩节的安装。这样避免安装管道时拉动水泵。

2.4 电机安装

    电机安装时水泵已经安装定位，此时电机轴高和轴线方向要按照水泵轴高和轴线方向进行安装，校核水泵轴线和基础上机组轴线是否平行，若有偏差，及时调整机组基础上的轴线画线。

再次复核电机的地脚螺栓孔位和电机地脚螺栓定位支架的相符性。确定无误后，按照图二组装电机地脚螺栓定位支架。把定位支架放到电机基础上，使支架上的轴线和基础上刻画的轴线两端对齐。通过安装手册可查出电机基座底和机轴之间的距离L。把一根断面30mm×100mm的铝合金型材靠尺平方在支架上方，使靠尺的一侧和支架上的轴线平齐，靠近水泵一端要深入水泵机轴以下。测量靠尺顶端到水泵机轴中心的距离H。量测的长度加上50mm（靠尺外侧尺寸30mm，支架铁件A厚度20mm）应该与电机机轴到电机机座的距离。取两个框式水准尺，一个顺轴线方向放在铝合金靠尺上，一个垂直于轴线方向放在铁件A上。调整铁件D伸入支架下的深度，使水准尺气泡居中同时使H+50－L=1~2mm，地脚螺栓垫块可偏低一些，可以使用铜片垫高。再次检查轴线的对齐情况，准确无误后，使用云石胶（粘节石材用胶）把铁件D和铁件A及基础混凝土粘结在一起。待胶硬化以后再检查一次地脚螺栓定位支架的标高、水平度和轴线位置，准确无误后可进行灌浆。灌浆时要注意沿轴线垂直方向对称灌入，不得用力碰到支架。灌浆完成后马上再符合一次地脚螺栓定位支架的标高、水平度和轴线位置，若有移动要及时调整。灌浆后3天，可拆除支架，进行下台电机机组地脚螺栓螺栓的的安装。

灌浆混凝土达到设计强度后，可进行电机安装。首先把电机使用行车平稳的吊装到基座上，通过伸缩铁件C螺杆，使地脚螺栓位于电机地脚螺栓槽的中间。再把联轴器使用连接件连接在一起，连接件使用手旋不动为止，不能使用扳手，把两个百分表（最下刻度0.01mm）用表座固定在联轴器的两端，安装情况见图四。

图四

慢慢转动机轴，按照上下左右四个方向分别读出百分表S和百分表R值，把各值记录在表二中，查看N和M制的数值，决定调节哪个地脚螺栓和调节的量是多少。调节量可通过铁件D的螺杆旋转角度控制，M16的螺杆，比如说螺距是1mm，那螺杆旋转360度就是1mm，旋转30度大概就是0.1mm。抬高电机可使用在基座和铁件B之间垫紫铜片处理。紫铜片准备1mm、0.5mm、0.1mm、0.05mm四种厚度规格就可以。调整顺序：（1）调节a d e h，是联轴器之间的摩擦片可方便的插入拿出，不能太紧，中间空隙1mm。（2）调节b c d e f g，在使水平方向上的N和M符合要求。（3）调节紫铜片使垂直方向上的N和M值符合要求。调节铜片厚度时要使用电机基座上配套的顶升螺杆，切不可用撬棍，以免造成水平方向产生位移。（4）再慢慢转动机轴，按照上下左右四个方向分别读出N和M值，这是，N、M的值可能符合要求，也可能出现斜方向的偏差过大，若有斜方向偏差进行下面第5步，若各方向符合要求直接进行第6步。（5）斜方向偏差调节时，机轴一边的变化量要相同，比如b和c的伸缩量要相同，b和c所对应的铁件B上铜垫片的增间厚度要相同。（6）再次测量N和M值，把各值记录在表二中，若符合要求再每个铁件B上再增加一块0.05mm厚（通常0.05mm厚就可以，实际安装时第一次厚度是试验，第二次厚度就可以确定了）的铜片，旋紧地脚螺栓。若不符合要求，松动地脚螺栓，再重复以上各步骤直到符合要求。

                                                               表二

2.5 联动试运转

相应的电气及自控安装完成后，就可进行联动试运转。试运转时要先低转速运行10分钟，然后逐渐增加转速，达到设计转速。在运转时，可把手放在电机上，感觉电机的震动情况，正常情况是很微小，几乎感觉不到。同时听声音，水泵机组的震动声音应该听不到，只能听到调频电机的励磁声。若出现异常要及时停机，进行检查。在水泵机组正常运行24小时后，停机检查同轴度，视情况进行调整。运行30天时再检查一次同轴度。再以后就按照使用手册要求进行检修就可以了。

3.安装控制要点总结

3.1 地脚螺栓定位支架打孔要使用机床委外加工，不能在施工现场使用电钻打孔，因为这四个孔除平面位置要准确外，孔的轴线还要和支架平面垂直，支架制作的质量的高低是安装调试是否顺利的关键。

3.2 基座和铁件B之间调节高度的垫片要使用紫铜片，不能使用薄钢片替代。因为紫铜质软，剪裁方便，同时能使基座和铁件B很好的贴合，不会留有空隙。另外0.05mm厚的铜片不宜买到，可使用电机铠装电缆紫铜包皮代替，厚度约0.04~0.06mm。

3.3 水泵和电机地脚螺栓的灌浆材料必须使用无收缩的或微膨的。若不能买到成品，可在水泥中搀加10%左右的UEA-E配制。

4.结语

   宁波某水厂进水泵房水泵机组安装完成以后，水泵和电机供货厂家在现场进行联合验收，安装精度远高于安装手册要求。水泵机组运行2年后回访，运行平稳，各项技术参数均满足设计要求。

参考文献

（1）《污水处理系统成套施工新技术》  中国建筑工业出版社出版

（2）《电机用户使用手册》 ABB厂家编制