閉冷泵逆止閥破裂原因分析及處理

1、閉冷泵逆止閥破裂原因分析及處理葛鵬1，封帆2，王婷3（1、2.西北電力建設(shè)調(diào)試施工研究所，西安，3. 延長石油延安煉油廠，延安。）摘要由東方電氣集團(tuán)總包設(shè)備的印度尼西亞JAWA TENGAH 2×( 300 - 400 MW )火電機(jī)組調(diào)試過程中，由于電網(wǎng)波動使得閉式循環(huán)冷卻水泵兩次驟停，發(fā)生水錘現(xiàn)象，出口逆止閥破裂，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良影響。本文詳細(xì)分析造成本機(jī)組閉冷水泵出口逆止閥兩次破裂的原因，并給出了具體的處理方法，以及采用該方法處理后的實(shí)際效果。同時(shí)進(jìn)一步就國外工程的特殊性探討了如何通過選型和設(shè)計(jì)來預(yù)防和避免同類型設(shè)備出口逆止破裂。希望能給同類工程設(shè)備選型及調(diào)試過程提供

2、參考。關(guān)鍵詞：印尼、閉式冷卻水、逆止閥、水錘Abstract: in the commissioning of Indonesia JAWA TENGAH 2×( 300 - 400 MW ) Power plant. The check valve of closed circulation cooling water（CCCW） pump is broken twice both by auxiliary power losing.We have a analysis and introduce the causation of this. At the same time we

3、 also discuss how to avoid this from designing and installing.Key word: Indonesia CCCW check valve water hammer 設(shè)備概況印度尼西亞2×( 300 - 400 MW )火電機(jī)組工程閉式冷卻水泵由上海凱士比泵有限公司成套供給，配置為兩臺100%的閉式冷卻水泵。由兩臺閉式循環(huán)冷卻水泵，一只膨脹水箱，兩臺閉式水-海水熱交換器，供水母管及閥門和控制裝置等。系統(tǒng)設(shè)置兩臺100%容量的閉式循環(huán)冷卻水泵，互為備用；兩臺閉式水-水熱交換器，互為備用。其中出口逆止閥是上海閥門廠生產(chǎn)的機(jī)械式鑄鐵

4、門。出口電動門由上海儀表集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的閘閥。全開全關(guān)時(shí)間分別為23S和25S。系統(tǒng)布置方式如附圖1附圖1鑄鐵逆止閥以其造價(jià)低, 安裝快、耐腐蝕而被大量被采用做為發(fā)電、化工、石油等行業(yè)輸送泵出口逆閥止。但由于鑄鐵材料本身的耐沖擊力較差，所以在實(shí)際應(yīng)用中鑄鐵逆止閥常常因?yàn)橥１盟查g產(chǎn)生的水錘沖擊力而破裂。設(shè)備運(yùn)行情況印度尼西亞位于亞洲東南部，地跨赤道屬于典型熱帶氣候，由17508個(gè)大小島嶼組成，素稱千島之國。受制于地理?xiàng)l件及落后的經(jīng)濟(jì)，電網(wǎng)建設(shè)較為落后，電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遠(yuǎn)落后于中國。 系統(tǒng)試運(yùn)階段由于電網(wǎng)波動造成兩次廠用電全失。第一次廠用電全失，閉冷水泵瞬間停運(yùn)，停運(yùn)前最大壓力0.6MPa, 停

5、運(yùn)中發(fā)生出口逆止閥破裂。由于在國內(nèi)很少遇見電網(wǎng)波動造成廠用電全失的現(xiàn)象，所以閥門廠家分析認(rèn)為自身閥門制造有缺陷。更換備件后繼續(xù)運(yùn)行，未進(jìn)行進(jìn)一步仔細(xì)分析。時(shí)隔兩星期后再次因?yàn)殡娋W(wǎng)波動造成廠用電全失，運(yùn)行泵瞬間停運(yùn)的過程中出口逆止閥再次破裂。同一事故兩次發(fā)生，引起大家高度關(guān)注原因分析由于兩次破裂都發(fā)生在廠用電全失后，且對比兩次事故后的現(xiàn)場斷裂面圖片發(fā)現(xiàn)兩次斷口位置及形狀相似，調(diào)閱DCS運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)兩次事故發(fā)生時(shí)出口電動門均因廠用電全失，未能及時(shí)關(guān)閉。故判斷造成事故連續(xù)兩次發(fā)生的主要原因是由于廠用電全失瞬間閉式冷卻水泵停運(yùn)，出口電動門動力電喪失，未能關(guān)閉。而出口逆止閥為機(jī)械式，不受斷電影響可以快速

6、關(guān)閉。出口逆止閥快速關(guān)閉前的停運(yùn)瞬間，由于閉冷水泵進(jìn)出口壓差和大流量的反流作用，會瞬間產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的垂直沖擊力。即發(fā)生了通常所說的水錘。這個(gè)力在逆止閥快速關(guān)閉后達(dá)到最大，這個(gè)反沖力全部作用在逆止閥。同時(shí)檢查出口水管道的支吊架，發(fā)現(xiàn)管道的支吊系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中也存在缺陷。設(shè)計(jì)中僅在閉冷水泵出口逆止閥下方的管道彎頭處有一剛性支撐，在閉式冷卻水泵出口到冷卻器之間的長距離管段中沒有任何承受水平力的吊架。而出口逆止閥正好布置在冷卻水泵出口彎頭的上方約一米左右（見附圖2）。所以出口逆止閥下方的剛性支撐可視為閉式冷卻水泵出口管段的受力死點(diǎn)。在停運(yùn)瞬間的強(qiáng)烈的水錘沖擊力作用下，出口逆止伐瞬間受到很大的擠壓，超過它的

7、強(qiáng)度極限而破裂。從兩次破裂及豎向裂紋可明顯觀察到這一痕跡。具有長輸水管的水泵正在送水時(shí)，由于電動機(jī)的電源被切斷，從這瞬間開始，管道內(nèi)的平均流速開始變化，同時(shí)伴隨管內(nèi)壓力的變化，即發(fā)生了所謂的水錘。由此可見水錘現(xiàn)象是離心泵停泵時(shí)必然發(fā)生的一種現(xiàn)象。對比正常停泵和瞬間廠用電全失停泵，兩者不同點(diǎn)在于出口電動閥在廠用電全失時(shí)不能及時(shí)關(guān)閉從而不能有效減小停泵瞬間水錘作用在出口逆止閥上的沖擊力從而造成出口逆止閥破裂。附圖2處理方案及處理后效果翻閱國內(nèi)相關(guān)事故報(bào)告，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)發(fā)生此類事故大都由于出口電動門關(guān)閉時(shí)間過長，在停泵瞬間不能有效減小水錘作用在出口逆止閥上的沖擊力造成出口逆止閥破裂的。所以國內(nèi)此類事故的

8、解決方案大都采用調(diào)整出口電動門關(guān)閉時(shí)間來達(dá)到快速關(guān)閉出口電動門，從而有效減小作用在逆止閥上的沖擊力，避免出口逆止閥破裂。但是本事故是由于電網(wǎng)不夠穩(wěn)定造成廠用電全失引起，這意味著在廠用電全失的瞬間出口電動門也同時(shí)失去動力電源，不能進(jìn)行操作。所以不能通過縮短出口電動門關(guān)閉時(shí)間來防止此類事故再次發(fā)生。針對印度尼西亞電網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，通過與設(shè)計(jì)單位和設(shè)備廠家商討，最總決定將設(shè)計(jì)中的鑄鐵逆止閥更換為碳鋼逆止閥。同時(shí)將閉冷水泵出口彎頭的剛性支撐換為彈簧支撐并在閉冷水泵出口管水平部位增設(shè)兩個(gè)剛性吊架從而改變逆止閥的受力。減小停泵瞬間產(chǎn)生的水錘對逆止閥的沖擊力（見附圖3）。在改造后的試運(yùn)階段又曾多次出現(xiàn)因?yàn)閺S用

9、電全失造成閉式冷卻水泵瞬間停止出口電動門未能關(guān)閉的狀況，但閉式冷卻水泵的出口逆止閥均經(jīng)受住了考驗(yàn)，未再出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象。對比國內(nèi)常用處理方法和本機(jī)組采用的處理方法，前者在不更換增加設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)達(dá)到了預(yù)防治理的目的，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。而本機(jī)組的處理中則更換了設(shè)備，增加了成本，經(jīng)濟(jì)性明顯不如前者。但考慮到本機(jī)組的特殊性，從機(jī)組安全運(yùn)行的角度考慮。此方法不失為較穩(wěn)妥較安全的處理方法。附圖3結(jié)論近年來隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，東南亞經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家，諸如印度尼西亞、越南、印度等國家出現(xiàn)了很大的電力供應(yīng)缺口。中國火電設(shè)備供應(yīng)商、電力建設(shè)和電力調(diào)試等企業(yè)大量進(jìn)入這一市場，由于對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)及電網(wǎng)的發(fā)展了解不足，供應(yīng)設(shè)備的選型及安裝調(diào)試大都按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，而實(shí)際上這些國家電網(wǎng)建設(shè)水