船塢泵房排水系統(tǒng)安全性研究

摘要：船塢泵房排水系統(tǒng)包括各種泵類及管道，其性能直接關系到人員和財產(chǎn)的安全，必須引起足夠的重視。本文從安全的角度研究目前國內(nèi)多家造船企業(yè)船塢泵房排水系統(tǒng)存在的安全隱患，分析產(chǎn)生安全隱患的多種原因，并提出具有實踐性的建議改造方案。

關鍵詞：船塢泵房；安全隱患；改造方案

1.安全隱患分析

船塢泵房的實質(zhì)是船塢內(nèi)與外部海域的媒介，塢內(nèi)水通過船塢泵房排入海域，外部海域的海水以船舶壓載水的形式通過船塢泵房進入船塢內(nèi)，水泵和管道是完成這些過程的直接設備。管道作為介質(zhì)的通路，其安全性直接關系到船塢泵房的人員和財產(chǎn)安全，進而影響船塢的功能，限制企業(yè)生產(chǎn)的進行和效益的實現(xiàn)。筆者曾經(jīng)走訪國內(nèi)多家知名造船企業(yè)，對船塢泵房進行了現(xiàn)場考察和研究，這些企業(yè)的船塢泵房均存在一定程度的安全風險，且未得到技術和管理人員的足夠重視。本文從安全的角度分析目前我國造船企業(yè)船塢泵房普遍存在的安全隱患，指出危害性及改進建議。

船塢泵房的安全隱患，主要集中于與外部海域相互貫通的各種管道，這些管道包括主泵的排水管道、副泵的排水管道、潛水泵的排水管道、壓載水進水管道。主泵排水管道的管徑較大（平均排水量約10m3/s），一般采用駝峰和虹吸破壞閥形式，在船塢泵房內(nèi)部的管道部分未安裝閥門等節(jié)流裝置，管道不易破裂，安全性較高。副泵和潛水泵排水管道的管徑較小（平均排水量小于1m3/s），在船塢泵房內(nèi)部的管道部分均安裝閥門，管道走向較主泵管道復雜，由于某些原因，這兩種管道在設計上不甚合理，一些重要施工工藝控制不善，投產(chǎn)后缺少深入的維修保養(yǎng)，管道的危險性呈逐漸加大的趨勢。綜合各家造船企業(yè)的實際情況，船塢泵房排水系統(tǒng)的安全隱患主要由以下原因造成：

1.1停泵時的水錘效應

水錘是停泵時自然產(chǎn)生的，反向的沖擊力可達水柱自身重力的數(shù)倍，對管道、管件、泵體產(chǎn)生不良影響。工程上常使用水錘消除器加止回閥、多功能控制閥、沖擊水流來減少水錘效應，船塢泵房多使用多功能控制閥立式安裝或水平安裝。根據(jù)多年的實際效果驗證，立式安裝的多功能控制閥不能起到有效減少水錘的作用，正確安裝方式是水平安裝。如果塢內(nèi)水雜質(zhì)較多，多功能控制閥的Y型過濾器會經(jīng)常堵塞，上腔和中腔堆積泥沙，不能發(fā)揮應有的作用，停泵時水錘效應產(chǎn)生的巨大沖擊力只能全部由管道和閥門承擔，對安全構(gòu)成極大威脅。

1.2臨界汽蝕余量

由于數(shù)字水位顯示儀的自身誤差問題，不能準確顯示流道層水位，以及排水操作程序等因素，副泵運行時的水位可能會低于臨界汽蝕余量的要求，可發(fā)生進水口葉片、管道的汽蝕效應，加劇振動，損傷管道、焊縫。

1.3排水管道設計不合理

有些造船企業(yè)船塢泵房的多臺水泵共用排水管道，排水管道出水口只有部分時間能夠完全露出海面，排水管道由船塢泵房穿墻后均直伸入海，船塢泵房內(nèi)部的管道與外部海域相通，所受壓力隨海潮漲落而變。一旦船塢泵房內(nèi)部管道破損，外部海域的海水直接灌入船塢泵房，直到船塢泵房內(nèi)水位與潮位相平，船塢泵房內(nèi)部設備全部被淹沒，內(nèi)部值班人員的生命安全受到嚴重威脅。此外，由于排水管道出水口缺少有效封堵，也無法對閥門進行必要的拆卸維修、保養(yǎng)。

通過以上分析可見，造船企業(yè)船塢泵房的安全隱患已足夠嚴重，近年已發(fā)生過類似泵房被淹事故，有必要采取措施，消除或降低船塢泵房的安全隱患風險。

2.建議改造方案

下面以港船重工船塢泵房的改進建議為例，論述船塢泵房副泵和潛水泵排水管道的一種可行性改造方案。

港船重工船塢泵房承擔兩個造船塢的排水，安裝有4臺副泵、2臺雨水泵、4臺潛水泵，雨水泵與副泵的功能相同，每2臺副泵和1臺雨水泵共用1條排水總管。4臺潛水泵共用1條排水管道，用于排出船塢泵房內(nèi)部的污水。全部水泵坐落于-7.3m的地下，排水管道穿出船塢泵房后的高度為+3.8m并埋入沙土中，地面連鎖塊高度為+6m。

此方案通過抬高副泵排水管道的中部形成駝峰，阻斷駝峰出水側(cè)的海水，一旦船塢泵房內(nèi)部管道破裂，海水不能越過駝峰倒灌入船塢泵房。同時對潛水泵和壓載泵管道進行改造，提高兩者的安全性。

2.1副泵排水管道改造

（1）結(jié)構(gòu)改造：副泵排水管道安裝閥門、出水管道口安裝拍門、泵房內(nèi)部閥門改造等方案，改造難度小、工期短、費用少，但均不能從根本上解決安全隱患。副泵排水管道抬高形成駝峰的方案，可從根本上解決問題。

（2）泵參數(shù)分析：副泵設計揚程19.4m，最高揚程可達21m。形成駝峰后，副泵出水高度將由16.6m變?yōu)?8.1m，處于副泵設計揚程之內(nèi)。

出水高度增至18.1m，泵出力增加，電流必然增大，電機發(fā)熱增加，排水量略有減少。經(jīng)查副泵廠家提供的產(chǎn)品性能曲線圖，各項參數(shù)變化后對副泵工作無明顯影響，所有參數(shù)均在正常工作范圍內(nèi)。

（3）改造后的副泵操作流程：由于增加了虹吸破壞閥，副泵操作流程將與原先不同。副泵開啟前，應將虹吸破壞閥關閉。副泵停止時，應同時開啟虹吸破壞閥。

（4）多功能水泵控制閥改造：將由立式改為水平安裝。

2.2壓載泵、潛水泵管道改造

（1）壓載泵管道位于連鎖塊下的部分制作維修井，井內(nèi)加裝電動閥門，為常閉狀態(tài)，使用壓載泵時開啟閥門，使用后關閉。

（2）潛水泵根據(jù)浮球水位自動啟停，排水管道位于連鎖塊下的部分可加裝止回閥，并另裝一個常開狀態(tài)的截止閥。加裝的止回閥與位于潛水泵出口的止回閥可有效減弱水錘作用。

3.改造后安全分析

管道改造后，改變了排水管道內(nèi)外相通的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了管道內(nèi)外水的隔離，一旦船塢泵房內(nèi)部管道破裂，外部海水不會倒灌進入船塢泵房，船塢泵房內(nèi)部管道的存水泄漏后不會對運行與安全造成影響。

本文對造船企業(yè)船塢泵房排水系統(tǒng)安全性的研究與建議，將會促進相關設計單位對船塢泵房設計的改進，使各造船企業(yè)認識到船塢泵房技術管理上的漏洞，也會對其他行業(yè)泵房的設計與運行產(chǎn)生積極作用。

參考文獻：

[1]何川，郭立君.泵與風機[M].北京：中國電力出版社，2008.

作者簡介：張露（1981.10-）漢族，北京，本科，機械方向。