...污水提升泵设备管路振动的原因及排除方法

[摘 要]通过对熄焦系统管路振动原因的分析，对微阻缓闭消声止回阀部件及安装位置进行了改进，有效消除了故障，确保了生产顺利进行。

[关键词]水锤 振动 止回阀

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0050-01

0 引言

水锤是管道瞬变流动中的一种压力波，它的产生是由于管道中某一截面流速发生了变化，这种改变可能是正常的流量调节，也可以是发生事故对阀门突然关闭造成流体堵塞，从而使该处压力产生一个突然的跃升或下跌，这个压力的瞬变波就是水锤。水锤效应有极大的破坏性：压强过高，将引起管子的破裂；反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。当切断电源而停机时，泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命名系统急剧地停止，这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。下面以新晶焦化公司炼焦车间熄焦泵房系统为例，对出现水锤效应产生管路振动的现象进行分析。

1 工程概况

新晶焦化公司焦炉型号为TJL4350D型焦炉炉，采用的是湿法熄焦工艺，其熄焦设施主要包括熄焦塔、喷洒管、熄焦泵、工艺管道和粉焦沉淀池等。湿法熄焦是利用水作为熄焦介质，熄焦水泵为熄焦水的输送提供动力，熄焦水由泵送到喷洒管后喷淋熄焦。新晶焦化公司现有两台熄焦泵，一开一备，泵型号为500S-22，流量2020m3/h，扬程22m，配套电机功率为185KW。熄焦泵自2009年7月份投入生产使用后，熄焦泵管路经常产生振动现象，严重时甚至将管路振裂，导致漏水。针对这种情况，经过研究与分析，最后终于找到了原因，对熄焦泵房止回阀及管路进行了改造，彻底解决了熄焦泵管路的振动现象。

2 现状

为了防止介质倒流和消除破坏性水锤、减少阀门关闭的水锤压力，熄焦泵管路上共安装三台微阻缓闭止回阀，两台分别安装在每台熄焦泵出口管路上，另一台安装在进熄焦塔管路上。微阻缓闭止回阀型号为HH44X-10，DN500，均为立式安装。自2012年7月在熄焦过程中频繁出现管路振动大的现象，有时甚至将出口管路弯头处焊缝振裂，以致出现漏水现象，为此对微阻缓闭止回阀进行了更换。更换后管路暂时未出现过剧烈振动现象，直到2014年5月又出现了上述情况。经检查，发现止回阀再次损坏，于是又对止回阀进行了更换。为了避免频繁更换止回阀，相关技术人员进行了认真研究分析，查出了问题所在，彻底解决了以上隐患。

3 故障原因分析及处理

3.1 管路振动原因分析

管路产生振动破裂的主要原因是管路压力波动形成管道系统水锤，产生水锤的几个主要因素为：

A停电导致水泵加压出现问题；

B关闭水泵；水泵启动；阀门开启；

C阀门关闭；止回阀突然关闭；

D迅速变化的水量需求；

E水池水位迅速改变；管道破裂等原因。

分析熄焦泵运行状态，熄焦泵管路产生水锤形成振动的主要原因是C项，即管路出口的微阻缓闭止回阀未能真正起到缓闭作用致使阀门突然关闭。微阻缓闭止回阀主要由阀体、阀瓣组件、针型阀、重锤组组成。其工作原理是靠进口介质的推力作用，将阀瓣自动推开，当阀瓣全开后，平衡锤倒向阀瓣的反面，起到了平衡部分阀瓣重量的目的，减少了因阀瓣重量对水流的压力。阀体内的压力水通过针型阀流进活塞的后腔，将活塞全部推入。当水流突然停止，由于阀瓣的部分自重和倒流水的推力作用，使阀瓣自动关闭，但是由于活塞杆处于顶端位置，使阀瓣不能全部关闭，还剩有20%左右的面积使水流通过 ，减弱了水锤压力。阀瓣的尖端压在活塞顶上，而活塞后腔的水阻碍活塞退回，亦即阻止阀瓣关闭。这股水只能通过针型阀缓缓流回阀体，使阀瓣缓缓关闭。但因止回阀故障，活塞未受阻力致使缓闭止回阀起不到缓闭作用，以致管路产生水锤效应，引起管路剧烈振动。

管路振动另外一个原因就是因为熄焦泵管路上的止回阀安装位置均为立式安装，由于不是独立支撑，且止回阀阀瓣组自重大，这就使止回阀承受一定的重量，以致使止回阀受到管路压力的影响，使之关闭时产生振动。

3.2 止回阀故障不能起到缓闭作用原因分析

因熄焦时间每次约为3分钟，每次熄焦水管路的止回阀都要启动，平均每天大约启动140次。止回阀的频繁启动，不仅造成了缓冲器的锈蚀，而且使阀瓣、阀轴磨损严重，也出现了漏水现象。缓冲器锈蚀后，缓闭气缸内的活塞在开泵工作中没有伸入，不起作用，导致出水管路止回阀关闭过快，造成水锤。由于水锤作用的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍，引起熄焦泵管路振动大。

4 故障处理

4.1 对止回阀内部阀瓣、阀轴及隔兰套及时更换并进行改造，减少振动，避免漏水现象

根据止回阀内部结构，重新加工更换了止回阀的阀瓣、阀轴及隔兰套。对阀瓣加工后进行了重新铸胶，当阀瓣关闭时胶皮可以起到有效缓冲，减少翻板与壳体口的撞击，从而减少振动；对阀轴增加了O型槽，安装了密封圈有有效防止了漏水现象。

4.2 更换止回阀缓冲器并加强缓冲器的定期检查保养

对锈蚀的缓冲器进行了更换。对于更换后的缓冲器制定措施，定期将缓冲器摘下来进行检查、保养，及时清除沉淀在气缸内的杂质，并对各O形圈和摩擦表面加注黄油，以减少锈蚀现象，延长使用寿命。

4.3 将进熄焦塔处管路的微阻缓闭止回阀由卧式安装改为立式安装

对止回阀出口横管路增加立柱支撑，并根据现场情况，将进熄焦塔处管路的微阻缓闭止回阀由立式管道上立式安装改为水平管道上卧式安装，减少了管路承受的压力，从而减少了管路的振动现象。

5 改造后效果

通过以上改造彻底解决了熄焦泵上水后管路的振动现象，满足了生产需要，并且节约了止回阀的频繁更换费用。

6 结语

对于生产运行中出现的设备、设施故障要及时加以诊断，对于不合理现象要及时改进，以彻底解决设备、设备隐患，从而保证生产顺利进行。

作者简介：

王霞，1977.3.23，汉，河北石家庄，机电工程师，大学本科，新晶焦化有限责任公司机电工程师。