泥水提升泵出口逆止阀破裂原因分析及改造

马文举

摘要：发电厂生产用水净化排泥系统是发电厂安全运行的非常重要的辅助系统。排泥系统位于地下十米，排泥管阀一旦破裂，将淹没排泥系统，排泥中断，生产用水净化系统也将被迫中断，将直接影响发电厂的安全生产。本文介绍了中宁发电厂发生的一起排泥逆止阀破裂水淹排泥泵房的事故，分析了逆止阀破裂的原因，并提出了改进方案。

关键词：排泥逆止阀；破裂原因；改造

中宁发电厂2×330MW汽轮发电机组生产用水取自黄河，净化后供生产生活用，沉积的泥沙排入泥水调节池（10米），经四台泥水提升泵排至浓缩池，再次沉清利用，泥沙由四台渣浆泵经两路排泥管线送至灰场——绿化、降尘，节能环保。

泥水提升泵的出口逆止阀型号：HQ44X1E DN250，无磨损球形止回阀，垂直安装，由阀体、球体和挡板等组成采用橡胶包皮球为阀芯，在介质的作用下，球体在阀体内的整体滑道上下滚动，从而达到开启或关闭阀门作用。

1 排泥泵出口逆止阀破裂的事故经过。

2013年6月12日，早7：30分中宁电厂净化站排泥系统正常排泥。停运#3泥水提升泵，由于工质和运行方式的原因，其出口逆止阀突然破裂，大量泥水喷出，由于泵启停远方控制，就地又无监控设备，运行人员发现异常，到现场检查时发现泥水调节池排泥泵坑内四台泥水提升泵及两台排污泵已被淹没。由于设备带电，且水位上升快，无法下去关闭#3泥水提升泵进出口手动门。联系检修班组，水位最高达4.5米，还在上升。检修班组临时架设一台300m3/h及一台40m3/h的潜水泵抽水，期间生产用净化水泥沙不断排入泥水调节池，300m3/h潜水泵出口橡胶管断裂更换，水位下降缓慢，直至晚上23时检修人员采取特殊办法将#3泥水提升泵进出口手动门关闭，才将泵坑水抽干。检查发现#3泥水提升泵出口逆止阀阀体破裂一个150mm2的洞，橡胶球体的橡胶已脱落不见（已被排至浓缩池），只剩下一个三公斤的铁球。由于流动介质中泥沙较大，冲击的铁球在阀体内不规侧运动，四处乱碰给阀体不断冲击力，长时间的运行使铸铁阀体破裂，造成水淹泵房事故发生。

2 排泥逆止阀破裂的原因分析

2.1 阀门质量和选型不当

泥水提升泵出口逆止阀阀体材料为铸铁，铸造出厂时既有缺陷气泡或裂纹（阀门出厂时厂家刮腻子喷漆处理，肉眼根本无法发现，留下潜在的设备缺陷隐患）。水泵启停的瞬间，阀门球体在水的作用下对阀体产生强烈的冲击力，水泵频繁启停，反复的对阀体进行冲击，阀体金属材料疲劳应力增加；由于阀芯球体高温压制的橡胶材质软、薄，与阀门进出口密封圈及挡板的冲击、摩擦以及泥沙的冲刷，使球体的橡胶破损，直至完全脱落。由于流动介质中泥沙较大，冲击的铁球在阀体内不规侧运动，四处乱碰给阀体不断冲击力，直接撞击铸铁阀体，长时间的运行使铸铁阀体达到金属材料的疲劳极限，阀体破裂，造成水淹泵房事故发生。

2.2 水冲击

由于泥水提升泵位于地下十多米的泵坑，再将泥水送至地上十米的浓缩池，上下近三十米的落差，泥水泵停运的瞬间，容易形成水锤冲击。黄河水泥沙含量高，净化后的泥沙全部排入泥水调节池，经泥水提升泵排出，泥水提升泵启动的次数非常频繁，在多次的正向和反向水锤的频繁冲击下，出口逆止阀阀体强度受到极大的破坏，使阀体内部产生裂纹，受到一个轻微的冲击力即发生破裂。

3 处理意见

由原因分析可知，泥水提升泵出口逆止阀为铸钢材质，抗冲击能力较差，虽然球体为包裹橡胶，但水泵启动的冲击力还是非常大，球体橡胶与阀体密封圈及挡板的撞击，橡胶破损脱落，铸钢球体直接撞击球体，损坏阀体（裂纹）。

1）若将逆止阀体更换为铸钢的，虽然可以提高阀体的抗冲击能力，但改变材质本身使阀门的费用增加很多。从这些年的工作看，由于频繁启动泥水提升泵，撞击冲刷，球体橡胶破损乃至脱落，阀门密封损坏，不能起到逆止阀的作用，必然引起泵倒转，使泥水提升泵不能正常备用和启动，影响排泥，以至影响到发电厂的生产用水。脱落的大块球体橡胶被排至浓缩池，经常堵塞渣浆泵入口，还影响了渣浆泵的正常运行，增加了检修工作负担。

另外，球形逆止阀的球体橡胶脱落及球体被挡板卡住，不能回落（失去逆止作用）时常发生，以前也出现过逆止阀破裂水淹泵房及逆止阀阀体出现裂纹的问题，故障率特别高。据统计，平均两个月就损坏，最短的半个月就故障更换。检修更换阀门，需搭设检修平台，整体拆卸工作至少三人三小时，且由于阀门结构的限制，安装时需将阀门抬高20mm才能加装垫子，极大地降低工作效率。

2）HC44X1E橡胶瓣止回阀，由阀体、阀盖和阀瓣等组成，其中橡胶阀瓣由钢板、钢棒及强化尼龙布做衬底，外层披覆橡胶经过高温压制而成。密封圈采用倾斜设计，不易沉积杂物，密封性能好，关闭时间短，可减少水锤压力。耐冲刷，结构简单保养维修方便。流量大，流阻损失小，密封性能好消声关闭，可减少水击波冲击，垂直安装效果明显，可用于冷水、小于75℃热水、工业及生活污水等管网的水泵出口，启闭靠介质流动和力量自行开启关闭，防止介质倒流引起泵倒转，该止回阀属于自动阀类，主要是用于介质单向流动的管道上，只准许一个方向流动，以防止发生事故。我厂采用独立支撑，使之不受管系产生的压力影响，安装时与介质流动方向一致。

由于采用斜翻板结构：

1）启停的瞬间，在泵离心力作用下水冲击增压波经过阀瓣时，由于阀體设计成流线型，阀瓣为倾斜式，冲击水的冲击力作用在阀瓣瞬间，根据受力分析，阀瓣只受了水冲击的一个分力，而真正的合力并未作用在阀瓣上，所以不会对阀体产生任何直接冲击；在工况不好情况下，水击波往复震荡，由于阀瓣自身重量小也不会出现频繁启闭现象。而球形逆止阀，水冲击的作用力合力直接作用在阀芯上，使球在力的作用下直接与阀体上部发生碰撞，停时自身重力和回水的冲击，球体又重重与阀体下部发生碰撞，在泥沙大时阀芯在阀体内来回碰撞，做着无规则运动，反复碰撞阀体最终被撞裂。

2）阀瓣柄销子断裂，由于其体积小，重量轻，对阀体的冲击力很小。

①维修方便。HQ44X1E而此类型泵在工况恶劣情况下（泥沙较多时），停运12小时后，会出现逆止阀无法打开，检修人员需将逆止阀拆除，清理管道淤泥，工作量等于更换新的逆止门。HC44X1E橡胶瓣止回阀不用整体拆下阀门，只需将阀门侧面盖子打开即可检修阀门，更换密封阀瓣，清理管道淤泥。

②运行简便，降低运行人员劳动强度，消除安全隐患。在HQ44X1E球型逆止阀中，泵在启停时，无论白天黑夜运行人员必须到现场查看运行中逆止门的状况，增加人在地坑内安全隐患率。而斜翻板阀减少这些多余措施。

③经济效益明显，HQ44X1E铸钢球形逆止阀价格在8000左右，HC44X1E型斜翻板逆止阀价格在20003000元，可单独订购阀瓣，更换方便。无磨损球形止回阀阀芯更换困难，斜翻板阀可节约大量资金，不需要搭设检修平台，两人一小时即可，而球形阀最少三人三小时。

3）设置远程监控装置，提高设备故障应急反应时间，避免事故扩大。经综合分析，为保证发电厂生产用水净化排泥系统安全、经济、稳定运行，考虑泥水提升泵出口逆止阀改型：由橡胶球型改为橡胶瓣逆止阀。

4）改型后，四台泥水提升泵出口逆止门全部更换为斜翻板橡胶瓣的，通过三个月的运行：一台逆止门的阀瓣橡胶脱落，更换了新阀瓣，一台逆止门阀体的阀瓣销子槽道磨损，通过焊补销子，增加销子体积，减小销子与槽道的配合间隙，阀瓣翻动灵活，也不致跑偏而使密封间隙过大，保证了逆止阀的严密性。没有整体更换阀门，减小了检修工作强度，节约了大量的资金。

4 结语

综上所述，改型在结构设计上都避免阀瓣的频繁启闭损坏的HC44X1E橡胶瓣止回阀，提高了排泥系统的安全性，减少了逆止阀故障率及检修强度，节约了大量检修费用。基本上解决了泥水提升泵出口逆止阀破裂的问题。同时降低机加池水的浊度，提高了机组用水的品质。但并不代表我们就万事大吉了，还必须按规定加强交接班巡检制，检修人员要不断积累经验，优化系统，确保设备安全运行，提高发电设备可靠性和經济性。