地铁潜水排污泵的故障分析及对策

帅品格

（南昌轨道交通地铁运营有限公司，江西南昌330072）

摘要：针对地铁潜水排污泵出现的自耦装置漏水、叶轮松脱、电机烧毁等故障，提出了对自耦装置增加楔卡、叶轮增加防松装置、叶轮防反转优化、完善电气保护等改进措施，切实有效地解决了潜水排污泵实际使用过程中的一系列问题。

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关键词 ：地铁；潜水排污泵；故障；自耦装置；叶轮；电机

1地铁区间排水系统

区间消防废水和结构渗漏水由区间隧道两侧道床排水沟收集后，经预埋的排水管排入区间废水泵房的集水池。区间废水由潜水排污泵提升至压力排水管，经区间隧道引至车站，由车站统一排至室外压力井后，排入市政排水系统。

区间废水泵房集水池内设潜水排污泵两台（部分区间设三台），平时一用一备，轮换使用，消防或必要时可同时使用。

集水池水位必须保持在安全水位，否则影响地铁的行车安全，甚至可能导致整个城市的交通运输系统瘫痪。潜水排污泵是区间排水系统的核心，也是保障废水能够顺利排出的关键。

2潜水排污泵结构和工作原理

潜水排污泵机组主要由潜水排污泵、自耦装置和排水管道组成，自耦装置固定在集水池底部，用于连接潜水排污泵和排水管道，如图1所示。

自耦装置进水口法兰和潜水排污泵出水口法兰的上方有一对楔卡，当潜水排污泵从集水池上方沿导杆降落时，自耦装置进水口法兰上方的楔卡和潜水排污泵出水口法兰上方的楔卡卡到一起，在潜水排污泵自重和楔卡斜面的作用下，两个法兰面将会贴合在一起，实现管路连接。

集水池内设四个水位，分别为超低报警水位、停泵水位、第一台泵启泵水位和第二台泵启泵水位（同时为超高报警水位）。当发生超低水位报警时，控制回路保证两台泵均处于停泵状态；当水位到达停泵水位时，两台泵均能停止工作；当水位到达第一台泵启泵水位时，第一台泵启动；当水位上升到第二台泵启泵水位时，控制回路保证两台泵均处于运行状态，同时发出超高水位报警。

3潜水排污泵故障分析

3.1潜水排污泵与自耦装置连接处漏水

潜水排污泵与自耦装置依靠一对楔卡连接，但并未完全固定，在外力作用下，潜水排污泵存在以楔卡为支点的前后左右摆动。

潜水排污泵在启动、停止或异常状态下，易发生剧烈抖动，造成潜水排污泵与自耦装置连接处的错位，导致漏水的发生。另外，废水中的泥沙、杂物也容易造成法兰贴合面缝隙的产生，导致漏水的发生。漏水会使潜水排污泵的排水功能大打折扣甚至丧失，且易造成潜水排污泵因长时间运行导致的故障发生。

3.2潜水排污泵叶轮松脱、损坏

潜水排污泵叶轮与泵轴底端齐平，泵轴轴向有螺孔，固定螺杆旋入螺孔将叶轮固定在泵轴上。由于固定螺杆未作防松处理，在机组振动或叶轮反转情况下，固定螺杆很容易松动，最终导致叶轮松动、脱落。

潜水排污泵采用的闭式单叶片叶轮，虽然其无堵塞且抗缠绕性能优良，但是由于单叶片结构不是轴对称的，加之在运行中单边脉冲出流，所以其径向力很大，容易造成泵轴的径向窜动，导致叶轮松脱。另外，因潜水排污泵反转也具备排水功能，导致实际使用过程中反转排水现象时有发生，长期反转运行，不但容易造成叶轮松脱，而且容易引起电机过热。

3.3潜水排污泵电机线圈烧毁

电机线圈烧毁主要是过电流引起的，表现为自耦装置漏水导致电机长时间超负荷运行、废水进入电机内部引起的线圈短路、泵轴及叶轮松脱等机械故障引起的过负荷运行等，另外散热不良引起的过热也会导致线圈烧毁。

导致电机线圈烧毁的原因有很多，根本在于相关的保护措施（如短路保护、漏水保护和过热保护）是否齐全到位，有的是保护措施不齐全，如缺少缺相保护；有的是未按要求将保护信号接入控制系统，如将两台泵的漏水保护信号并联（会导致一台泵漏水，系统有报警，但两台泵均不能工作的情况发生）、过热保护信号并联（会导致一台泵发生过热，系统却不报警，过热泵继续工作直至烧毁的情况发生）等。

4改进措施

4.1潜水排污泵与自耦装置增加一对楔卡

在自耦装置进水口法兰和潜水排污泵出水口法兰的下方增加一对楔卡，此楔卡可设计为弹性钢片形式，便于水泵的取放。增设此楔卡后，自耦装置和潜水排污泵的接口法兰将完美贴合，不会受外力影响发生错位，也不会因进入泥沙等杂物导致漏水事故发生。

两对楔卡的存在，不仅从理论上解决了潜水排污泵与自耦装置的连接问题，也从实际运用上彻底解决了自耦装置的漏水问题。

4.2增加防松装置，采用防反转叶轮

在叶轮后端泵轴上增加止动垫圈、防松螺母，止动垫圈分别向防松螺母和固定螺栓的侧面折弯贴紧，使防松螺母和固定螺栓成为同向运动的共同体，由于防松螺母的左旋与固定螺栓的右旋形成互锁，故此装置能有效地解决叶轮松动脱落的问题。

对叶轮作优化处理，将单叶片叶轮改为螺旋桨状叶轮，一方面提高其运行时的稳定性，另一方面使其在反转时排水压力大大降低，减少反转时对泵的不利影响，同时便于技术人员安装调试时快速区分正反转。

4.3完善电机相关保护措施

电机内的漏水探头用作漏水检测，当有水进入电机内部时，漏水信号接通并发出报警信号，同时切断电源。电机内的温控开关，常温时为常闭状态，当定子温度超过125℃时，开关打开，电机过热报警的同时切断电源。

两台泵的漏水保护信号、过热保护信号需分别接入控制器，不可并联连接，以切实实现泵的单独保护功能。

其他保护措施如缺相保护，也必须实现，以防止电机因缺相而烧毁。

5结论

（1）本文针对地铁潜水排污泵的常见故障，提出对自耦装置增加楔卡、叶轮增加防松装置、叶轮防反转优化、完善电气保护等改进措施，切实有效地解决了潜水排污泵实际使用过程中存在的一系列问题。

（2）本文对潜水排污泵的故障分析及对策，将为潜水排污泵的升级改造和后期地铁建设中的优化设计提供一定的参考意见。

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参考文献］

［1］刘竹溪，刘景植.水泵及水泵站［M］.4版.北京：中国水利水电出版社，2009.

［2］张翠凤.机电设备诊断与维修技术［M］.2版.北京：机械工业出版社，2011.

收稿日期：2015?08?04

作者简介：帅品格（1981—），男，江西南昌人，研究方向：电气工程及其自动化。