泥水提升泵出口逆止閥破裂原因分析及改造

馬文舉

摘要：發電廠生產用水凈化排泥系統是發電廠安全運行的非常重要的輔助系統。排泥系統位于地下十米，排泥管閥一旦破裂，將淹沒排泥系統，排泥中斷，生產用水凈化系統也將被迫中斷，將直接影響發電廠的安全生產。本文介紹了中寧發電廠發生的一起排泥逆止閥破裂水淹排泥泵房的事故，分析了逆止閥破裂的原因，并提出了改進方案。

關鍵詞：排泥逆止閥；破裂原因；改造

中寧發電廠2×330MW汽輪發電機組生產用水取自黃河，凈化后供生產生活用，沉積的泥沙排入泥水調節池（10米），經四臺泥水提升泵排至濃縮池，再次沉清利用，泥沙由四臺渣漿泵經兩路排泥管線送至灰場——綠化、降塵，節能環保。

泥水提升泵的出口逆止閥型號：HQ44X1E DN250，無磨損球形止回閥，垂直安裝，由閥體、球體和擋板等組成采用橡膠包皮球為閥芯，在介質的作用下，球體在閥體內的整體滑道上下滾動，從而達到開啟或關閉閥門作用。

1 排泥泵出口逆止閥破裂的事故經過。

2013年6月12日，早7：30分中寧電廠凈化站排泥系統正常排泥。停運#3泥水提升泵，由于工質和運行方式的原因，其出口逆止閥突然破裂，大量泥水噴出，由于泵啟停遠方控制，就地又無監控設備，運行人員發現異常，到現場檢查時發現泥水調節池排泥泵坑內四臺泥水提升泵及兩臺排污泵已被淹沒。由于設備帶電，且水位上升快，無法下去關閉#3泥水提升泵進出口手動門。聯系檢修班組，水位最高達4.5米，還在上升。檢修班組臨時架設一臺300m3/h及一臺40m3/h的潛水泵抽水，期間生產用凈化水泥沙不斷排入泥水調節池，300m3/h潛水泵出口橡膠管斷裂更換，水位下降緩慢，直至晚上23時檢修人員采取特殊辦法將#3泥水提升泵進出口手動門關閉，才將泵坑水抽干。檢查發現#3泥水提升泵出口逆止閥閥體破裂一個150mm2的洞，橡膠球體的橡膠已脫落不見（已被排至濃縮池），只剩下一個三公斤的鐵球。由于流動介質中泥沙較大，沖擊的鐵球在閥體內不規側運動，四處亂碰給閥體不斷沖擊力，長時間的運行使鑄鐵閥體破裂，造成水淹泵房事故發生。

2 排泥逆止閥破裂的原因分析

2.1 閥門質量和選型不當

泥水提升泵出口逆止閥閥體材料為鑄鐵，鑄造出廠時既有缺陷氣泡或裂紋（閥門出廠時廠家刮膩子噴漆處理，肉眼根本無法發現，留下潛在的設備缺陷隱患）。水泵啟停的瞬間，閥門球體在水的作用下對閥體產生強烈的沖擊力，水泵頻繁啟停，反復的對閥體進行沖擊，閥體金屬材料疲勞應力增加；由于閥芯球體高溫壓制的橡膠材質軟、薄，與閥門進出口密封圈及擋板的沖擊、摩擦以及泥沙的沖刷，使球體的橡膠破損，直至完全脫落。由于流動介質中泥沙較大，沖擊的鐵球在閥體內不規側運動，四處亂碰給閥體不斷沖擊力，直接撞擊鑄鐵閥體，長時間的運行使鑄鐵閥體達到金屬材料的疲勞極限，閥體破裂，造成水淹泵房事故發生。

2.2 水沖擊

由于泥水提升泵位于地下十多米的泵坑，再將泥水送至地上十米的濃縮池，上下近三十米的落差，泥水泵停運的瞬間，容易形成水錘沖擊。黃河水泥沙含量高，凈化后的泥沙全部排入泥水調節池，經泥水提升泵排出，泥水提升泵啟動的次數非常頻繁，在多次的正向和反向水錘的頻繁沖擊下，出口逆止閥閥體強度受到極大的破壞，使閥體內部產生裂紋，受到一個輕微的沖擊力即發生破裂。

3 處理意見

由原因分析可知，泥水提升泵出口逆止閥為鑄鋼材質，抗沖擊能力較差，雖然球體為包裹橡膠，但水泵啟動的沖擊力還是非常大，球體橡膠與閥體密封圈及擋板的撞擊，橡膠破損脫落，鑄鋼球體直接撞擊球體，損壞閥體（裂紋）。

1）若將逆止閥體更換為鑄鋼的，雖然可以提高閥體的抗沖擊能力，但改變材質本身使閥門的費用增加很多。從這些年的工作看，由于頻繁啟動泥水提升泵，撞擊沖刷，球體橡膠破損乃至脫落，閥門密封損壞，不能起到逆止閥的作用，必然引起泵倒轉，使泥水提升泵不能正常備用和啟動，影響排泥，以至影響到發電廠的生產用水。脫落的大塊球體橡膠被排至濃縮池，經常堵塞渣漿泵入口，還影響了渣漿泵的正常運行，增加了檢修工作負擔。

另外，球形逆止閥的球體橡膠脫落及球體被擋板卡住，不能回落（失去逆止作用）時常發生，以前也出現過逆止閥破裂水淹泵房及逆止閥閥體出現裂紋的問題，故障率特別高。據統計，平均兩個月就損壞，最短的半個月就故障更換。檢修更換閥門，需搭設檢修平臺，整體拆卸工作至少三人三小時，且由于閥門結構的限制，安裝時需將閥門抬高20mm才能加裝墊子，極大地降低工作效率。

2）HC44X1E橡膠瓣止回閥，由閥體、閥蓋和閥瓣等組成，其中橡膠閥瓣由鋼板、鋼棒及強化尼龍布做襯底，外層披覆橡膠經過高溫壓制而成。密封圈采用傾斜設計，不易沉積雜物，密封性能好，關閉時間短，可減少水錘壓力。耐沖刷，結構簡單保養維修方便。流量大，流阻損失小，密封性能好消聲關閉，可減少水擊波沖擊，垂直安裝效果明顯，可用于冷水、小于75℃熱水、工業及生活污水等管網的水泵出口，啟閉靠介質流動和力量自行開啟關閉，防止介質倒流引起泵倒轉，該止回閥屬于自動閥類，主要是用于介質單向流動的管道上，只準許一個方向流動，以防止發生事故。我廠采用獨立支撐，使之不受管系產生的壓力影響，安裝時與介質流動方向一致。

由于采用斜翻板結構：

1）啟停的瞬間，在泵離心力作用下水沖擊增壓波經過閥瓣時，由于閥體設計成流線型，閥瓣為傾斜式，沖擊水的沖擊力作用在閥瓣瞬間，根據受力分析，閥瓣只受了水沖擊的一個分力，而真正的合力并未作用在閥瓣上，所以不會對閥體產生任何直接沖擊；在工況不好情況下，水擊波往復震蕩，由于閥瓣自身重量小也不會出現頻繁啟閉現象。而球形逆止閥，水沖擊的作用力合力直接作用在閥芯上，使球在力的作用下直接與閥體上部發生碰撞，停時自身重力和回水的沖擊，球體又重重與閥體下部發生碰撞，在泥沙大時閥芯在閥體內來回碰撞，做著無規則運動，反復碰撞閥體最終被撞裂。

2）閥瓣柄銷子斷裂，由于其體積小，重量輕，對閥體的沖擊力很小。

①維修方便。HQ44X1E而此類型泵在工況惡劣情況下（泥沙較多時），停運12小時后，會出現逆止閥無法打開，檢修人員需將逆止閥拆除，清理管道淤泥，工作量等于更換新的逆止門。HC44X1E橡膠瓣止回閥不用整體拆下閥門，只需將閥門側面蓋子打開即可檢修閥門，更換密封閥瓣，清理管道淤泥。

②運行簡便，降低運行人員勞動強度，消除安全隱患。在HQ44X1E球型逆止閥中，泵在啟停時，無論白天黑夜運行人員必須到現場查看運行中逆止門的狀況，增加人在地坑內安全隱患率。而斜翻板閥減少這些多余措施。

③經濟效益明顯，HQ44X1E鑄鋼球形逆止閥價格在8000左右，HC44X1E型斜翻板逆止閥價格在20003000元，可單獨訂購閥瓣，更換方便。無磨損球形止回閥閥芯更換困難，斜翻板閥可節約大量資金，不需要搭設檢修平臺，兩人一小時即可，而球形閥最少三人三小時。

3）設置遠程監控裝置，提高設備故障應急反應時間，避免事故擴大。經綜合分析，為保證發電廠生產用水凈化排泥系統安全、經濟、穩定運行，考慮泥水提升泵出口逆止閥改型：由橡膠球型改為橡膠瓣逆止閥。

4）改型后，四臺泥水提升泵出口逆止門全部更換為斜翻板橡膠瓣的，通過三個月的運行：一臺逆止門的閥瓣橡膠脫落，更換了新閥瓣，一臺逆止門閥體的閥瓣銷子槽道磨損，通過焊補銷子，增加銷子體積，減小銷子與槽道的配合間隙，閥瓣翻動靈活，也不致跑偏而使密封間隙過大，保證了逆止閥的嚴密性。沒有整體更換閥門，減小了檢修工作強度，節約了大量的資金。

4 結語

綜上所述，改型在結構設計上都避免閥瓣的頻繁啟閉損壞的HC44X1E橡膠瓣止回閥，提高了排泥系統的安全性，減少了逆止閥故障率及檢修強度，節約了大量檢修費用。基本上解決了泥水提升泵出口逆止閥破裂的問題。同時降低機加池水的濁度，提高了機組用水的品質。但并不代表我們就萬事大吉了，還必須按規定加強交接班巡檢制，檢修人員要不斷積累經驗，優化系統，確保設備安全運行，提高發電設備可靠性和經濟性。