農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備常見故障與維修

白學(xué)鋒

（寧夏回族自治區(qū)紅寺堡揚(yáng)水管理處，寧夏 中衛(wèi) 755100）

0 引言

泵站是農(nóng)業(yè)水利工程的重要組成部分。隨著人工智能等技術(shù)的發(fā)展，泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，機(jī)電設(shè)備種類日益繁多。實(shí)踐表明，任何機(jī)電故障都會影響泵站的安全運(yùn)行，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響。因此，做好泵站機(jī)電設(shè)備故障預(yù)防與維修工作成為當(dāng)前泵站設(shè)備管理人員的重點(diǎn)工作任務(wù)之一。

1 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備管理的現(xiàn)實(shí)意義

機(jī)電設(shè)備管理是揚(yáng)水生產(chǎn)的重要保障，是泵站日常管理工作的重要內(nèi)容。工作實(shí)踐表明，加強(qiáng)泵站機(jī)電設(shè)備管理、降低故障發(fā)生率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備管理能夠?yàn)楣鄥^(qū)提供可靠的水資源。泵站是農(nóng)業(yè)水源供應(yīng)的重要載體，是推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有力保障。以寧夏回族自治區(qū)紅寺堡揚(yáng)水管理處為例，紅寺堡揚(yáng)水工程輸送的黃河水是環(huán)羅山地區(qū)唯一的有效水源。紅寺堡揚(yáng)水工程是名副其實(shí)的“生命工程”“民心工程”。其中，紅一泵站是紅寺堡揚(yáng)水處重要的下屬主泵站，負(fù)責(zé)紅寺堡區(qū)的農(nóng)田供水輸水任務(wù)，是支撐紅寺堡區(qū)、鄉(xiāng)村振興的命脈工程。如果泵站機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障，就會直接影響泵站供水，同時給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。二是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備管理是降低機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率、提升泵站經(jīng)濟(jì)效益的重要舉措。隨著人工智能等技術(shù)的發(fā)展，泵站機(jī)電設(shè)備的精度越來越高，市場價格也越來越高，因此，管理人員需要做好泵站機(jī)電設(shè)備日常維修管理工作。如果缺乏對機(jī)電設(shè)備的有效管理，不僅不能及時發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備存在的安全隱患，而且會導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備故障擴(kuò)大，極大地增加泵站機(jī)電設(shè)備的維修費(fèi)用，提高泵站運(yùn)行管理成本，降低泵站的經(jīng)濟(jì)效益。例如，水泵是泵站的重要設(shè)備，如果缺乏有效的維修保養(yǎng)，就很難及時發(fā)現(xiàn)水泵存在的細(xì)微故障，如果水泵持續(xù)運(yùn)行，細(xì)微故障可能演變成嚴(yán)重故障。這樣不僅會增加水泵的維修成本，而且會影響泵站的正常運(yùn)行，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，泵站管理人員必須做好日常養(yǎng)護(hù)、檢修工作，以此降低泵站機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率。三是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備管理是適應(yīng)節(jié)能降耗要求、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。節(jié)能降耗是農(nóng)業(yè)水利泵站管理的主旋律，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。泵站機(jī)電設(shè)備種類繁多，能源消耗量較大。實(shí)踐證明，降低泵站機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率可有效減少電能損耗、提高功率因數(shù)、降低能源消耗。因此，泵站管理人員必須強(qiáng)化對機(jī)電設(shè)備的日常管理，提高農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率。

2 農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備常見故障分析

農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備種類繁多，結(jié)合多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，其常見故障主要集中在以下3方面。

2.1 農(nóng)業(yè)水利泵站變壓器故障

變壓器是農(nóng)業(yè)水利泵站的主要設(shè)備之一，其主要由鐵芯、線圈、油箱、防爆管、絕緣套管及分接開關(guān)等附件組成。變壓器的作用是提升或者降低工作電壓，以此滿足泵站用電需求。變壓器故障主要有2種。一是變壓器油溫異常。變壓器油在變壓器運(yùn)行中發(fā)揮著巨大作用，不僅起到絕緣作用，而且可以散熱。一般情況下，變壓器油溫正常值在85 ℃以下，如果變壓器油溫比正常值高10 ℃或者在荷載不變情況下油溫不斷上升，則認(rèn)為變壓器油溫出現(xiàn)異常。變壓器油溫出現(xiàn)異常的原因有螺栓絕緣損壞、繞組局部層間出現(xiàn)短路、負(fù)載過大等。二是變壓器運(yùn)行聲音異常。農(nóng)業(yè)水利泵站變壓器在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)規(guī)律的“嗡嗡”響聲，表明變壓器運(yùn)行正常；當(dāng)變壓器在運(yùn)行時出現(xiàn)不規(guī)律或者其他異響時，表明變壓器運(yùn)行聲音異常。變壓器運(yùn)行聲音異常的原因主要是變壓器過載運(yùn)行或者荷載急劇變化。如果在夜間或者陰雨天，變壓器高壓套管附近出現(xiàn)藍(lán)色的火花，并且發(fā)出“嗤嗤”的聲音，一般是由于變壓器高壓套管臟污，設(shè)備線卡出現(xiàn)接觸不良。

2.2 農(nóng)業(yè)水利泵站高壓電機(jī)故障

高壓電機(jī)主要是指額定電壓在1 000 V以上的電動機(jī)。高壓電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是功率大、承受沖擊力強(qiáng)，能夠滿足灌區(qū)水泵的工作要求。但是，高壓電機(jī)慣性較大、啟動和制動相對困難，一旦出現(xiàn)故障，就會影響泵站供水質(zhì)量。高壓電機(jī)故障主要集中在以下3方面。一是農(nóng)業(yè)水利泵站高壓電機(jī)沒有啟動力矩，且聲音異常；高壓電機(jī)啟動相對困難，在實(shí)際運(yùn)行中存在沒有啟動力矩的故障。剖析其原因，主要是高壓電機(jī)三相電源易出現(xiàn)電路故障，如引線定子繞組有一相斷電，就會出現(xiàn)單相啟動的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備啟動沒有力矩。如果高壓電機(jī)啟動力矩較小，并且在荷載增大時電機(jī)停轉(zhuǎn)，則主要是電網(wǎng)電壓較低、繞組有匝間短路造成的。二是高壓電機(jī)接入電源后不啟動。高壓電機(jī)接入電源后不能正常啟動，主要是控制設(shè)備接線錯誤、開關(guān)觸頭接觸不良或者電動機(jī)軸承出現(xiàn)故障等造成的。三是電機(jī)正常運(yùn)行，但溫度過高。電機(jī)溫度過高表明其存在故障。電機(jī)溫度過高的原因主要為電源電壓突然升高、高壓電機(jī)負(fù)載變動較大等導(dǎo)致電機(jī)暫時處于空載狀態(tài)，粉塵等物質(zhì)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部且吸附在絕緣表面導(dǎo)致電機(jī)通風(fēng)不良。

2.3 農(nóng)業(yè)水利泵站水泵故障

水泵是一種能夠進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械，其主要是將原動機(jī)的機(jī)械能傳送給被抽送的流通水，將水從低處抽到高處。農(nóng)業(yè)水利泵站水泵故障主要包括以下3種。一是水泵振動。水泵振動是常見故障，如果水泵出現(xiàn)振動，會引起軸承損壞或者斷裂，從而導(dǎo)致出水量減少，甚至?xí)硪幌盗邪踩[患。引起水泵振動的原因較多，如水泵軸與電機(jī)軸不同心。如果水泵空載運(yùn)行時振動比較輕，滿載運(yùn)行時振動持續(xù)均勻，單機(jī)運(yùn)行時振動現(xiàn)象消失，則該類振動就是由水泵軸與電機(jī)軸不同心引起的。二是水泵葉輪鍵故障。水泵葉輪鍵失效主要是水泵運(yùn)行中軸套螺母松動，從而導(dǎo)致軸套向外移動，軸套與葉輪接合面產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致軸套與泵軸產(chǎn)生速度差。如果水泵葉輪鍵發(fā)生故障，不僅會導(dǎo)致軸套出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，而且會增加軸套與葉輪接合面的磨損程度，影響水泵的使用壽命。三是軸承故障。軸承故障是水泵常見故障，滑動軸承故障、滾動軸承故障是軸承故障的兩種主要形式。以滑動軸承故障為例，引起滑動軸承故障的原因主要是瓦面磨損嚴(yán)重、軸瓦間隙過小或者油環(huán)轉(zhuǎn)動不靈活等。一旦出現(xiàn)滑動軸承故障，必然會影響水泵的正常工作。

3 農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備故障維修策略

確保農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行，降低故障發(fā)生率是水利泵站高效運(yùn)行的有力保障。根據(jù)泵站機(jī)電設(shè)備常見故障，工作人員需要采取針對性的維修策略開展維修養(yǎng)護(hù)工作。

3.1 農(nóng)業(yè)水利泵站變壓器故障維修策略

變壓器故障是嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)水利泵站安全運(yùn)行的主要因素之一，針對變壓器運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障問題，泵站機(jī)電設(shè)備管理人員要做好以下3方面工作。一是加強(qiáng)對變壓器運(yùn)行狀態(tài)的檢測，防止油溫異常。變壓器油溫異常主要是由于缺乏健全的日常檢修，因此，水利泵站設(shè)備管理人員需要按照相關(guān)規(guī)范要求做好設(shè)備的日常檢修管理工作。例如，夾緊鐵芯螺栓絕緣損壞會導(dǎo)致變壓器油溫升高，而螺栓損壞是經(jīng)過長時間的積累形成的，如果設(shè)備管理人員在平時檢修中關(guān)注夾緊鐵芯的螺栓零部件，就完全有可能避免此種現(xiàn)象的發(fā)生。因此，農(nóng)業(yè)水利泵站要制定嚴(yán)格的變壓器日常檢修工作制度，強(qiáng)化檢修人員的責(zé)任意識。二是做好變壓器清潔管理工作。農(nóng)業(yè)水利泵站的變壓器工作環(huán)境相對惡劣，外界粉塵等物質(zhì)進(jìn)入變壓器高壓套管會導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)聲音異常，甚至?xí)l(fā)生短路故障。因此，泵站設(shè)備管理人員要及時做好變壓器清潔作業(yè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓器高壓套管臟污時，要在停電期間進(jìn)行清潔。三是根據(jù)變壓器故障特征選擇相應(yīng)的維修方案。農(nóng)業(yè)水利泵站變壓器故障種類較多。為了降低故障發(fā)生率，機(jī)電設(shè)備管理人員必須要結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，診斷、分析變壓器出現(xiàn)故障的原因，并且根據(jù)變壓器運(yùn)行中表現(xiàn)出的特征準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。例如，當(dāng)變壓器出現(xiàn)三相電壓不平衡故障時，檢修人員要結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，及時判斷導(dǎo)致三相電壓不平衡的原因，并且在第一時間采取相應(yīng)的維修方案，以此避免故障擴(kuò)大。

3.2 農(nóng)業(yè)水利泵站高壓電機(jī)故障維修策略

針對高壓電機(jī)存在的故障，管理人員需要做好以下3方面工作。一是加強(qiáng)對高壓電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)在機(jī)電設(shè)備管理中的應(yīng)用逐漸廣泛，農(nóng)業(yè)水利泵站要加大資金投入，構(gòu)建高壓電機(jī)在線監(jiān)測平臺，實(shí)現(xiàn)對高壓電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心再對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此形成高壓電機(jī)運(yùn)行報告，便于管理人員及時發(fā)現(xiàn)高壓電機(jī)細(xì)微故障。二是規(guī)范高壓電機(jī)檢修流程，提高高壓電機(jī)檢修效率。高壓電機(jī)故障的發(fā)生具有前兆性，泵站機(jī)電設(shè)備管理人員要積累工作經(jīng)驗(yàn)，利用嗅覺、聽覺判斷高壓電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，診斷故障發(fā)生原因。例如，高壓電機(jī)檢修人員要通過嗅覺判斷高壓電機(jī)在運(yùn)行中是否存在異味，如果存在焦糊味，則表明絕緣物損壞。如果出現(xiàn)電機(jī)接入電源后不轉(zhuǎn)的故障問題，檢修人員需要及時切斷電源，并利用工具轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，查看其是否轉(zhuǎn)動。如果能夠轉(zhuǎn)動，說明電機(jī)本身沒有被卡住，則需要進(jìn)一步檢查高壓電機(jī)電路部分。高壓電機(jī)電路部分包括電源部分和繞組部分，檢修人員可本著先簡后繁的原則，先檢查電源電路，檢查電源線路是否存在松動現(xiàn)象、線路是否有短路等現(xiàn)象。如果電源電路部分沒有問題，則要檢查繞組。如果繞組不能通電，則需要檢查三相電壓是否正常。如果三相電壓不正常，則表明高壓電機(jī)故障的原因是電機(jī)單相運(yùn)轉(zhuǎn)，需要更換電路熔絲。三是加強(qiáng)對高壓電機(jī)的檢測與維修。如果高壓電機(jī)溫度過高，管理人員主要可檢查三相電源電壓是否平衡、三相接觸器觸頭是否接觸良好。如果電壓平衡、接觸良好，則需要進(jìn)一步檢查三相電流是否超過額定值；如果三相電流超過額定值，則有可能是電機(jī)容量不足造成的，管理人員需要及時根據(jù)泵站工作要求更換高壓 電機(jī)。

3.3 農(nóng)業(yè)水利泵站水泵故障的維修策略

針對水泵故障特征及發(fā)生原因，管理人員可采取以下3項(xiàng)維修策略。一是定期清潔保養(yǎng)水泵。水泵軸與電機(jī)軸不同心引起的水泵振動問題主要是聯(lián)軸器同周度偏差較大造成的，因此，檢修人員需要重點(diǎn)檢查水泵轉(zhuǎn)子是否到位。水泵運(yùn)行環(huán)境相對較差，如泵站水體含有大量雜物，一旦雜物進(jìn)入水泵內(nèi)部，就會影響轉(zhuǎn)子的正常工作。因此，檢修人員要及時做好泵體與泵蓋接合面的清潔處理工作，及時清理泵體口環(huán)定位槽內(nèi)的雜物，確保轉(zhuǎn)子工作到位。二是加強(qiáng)對水泵元件的檢修，及時更換存在質(zhì)量瑕疵的零部件。一方面檢修人員要重點(diǎn)檢修水泵葉輪，如在水泵檢修時需要選擇質(zhì)量好的零部件與軸套螺母，并且對軸套螺母進(jìn)行加固處理；在機(jī)組安裝機(jī)械密封時，要安裝到位，防止出現(xiàn)泄露問題。另一方面要對葉輪鍵與鍵槽裝配進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇合適的葉輪鍵。三是調(diào)整水泵運(yùn)行參數(shù)，及時修復(fù)設(shè)備磨損部位。農(nóng)業(yè)水利泵站設(shè)備管理人員要及時修復(fù)磨損嚴(yán)重的瓦面，調(diào)整軸瓦工作參數(shù)，確保軸瓦間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。同時，要科學(xué)、合理利用軸瓦溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)對水泵運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備故障是影響泵站整體運(yùn)行性能的關(guān)鍵瓶頸。因此，農(nóng)業(yè)水利泵站機(jī)電設(shè)備管理人員要高度重視機(jī)電設(shè)備安全管理工作，并采取有效措施降低機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率，助力農(nóng)業(yè)水利泵站高效運(yùn)行。