排水系统中阀门故障原因分析及改进对策

排水系统中阀门故障原因分析及改进对策

陈鑫

中石化股份有限公司天津分公司 天津 300270

摘要： 通过现场各类阀门故障事例进行深入原因分析，同时提出相对应的解决对策，按照解决对策进行落实，跟踪落实实施解决措施后收到的效果，对于排水系统使用阀门有很好的借鉴意义。

关键词： 阀门；安全；经济运行；改进

引言

1阀门的定义与分类

阀门是用来对管道及设施内介质进行调节和控制的机械，或对流向进行控制以实现管道、系统正常运行，同时也是方便管道或设施内维护检修的机械设备。按阀门在排水管道中使用的用途可分为四类。第一类是切断阀（包括闸阀、截止阀、球阀），用来开启和关闭管道，也可做一定程度的节流。第二类是止回阀（包括底阀和拍门），用于自动防止管道内介质的倒流。第三类是节流阀，用于调节管道介质的流量。第四类是蝶阀，用于开启和关闭管道内介质，也可做调节用。

在排水泵站实际使用中，切断阀和止回阀的使用较多，蝶阀也有一定的应用。如在离心泵的进出水管上都装有闸阀和止回阀，潜污泵的出水管上都装有止回阀和蝶阀，轴流泵的出水管上都装有拍门。

2阀门对排水设备影响的表现

阀门是一种控制调节设备，平时要求阀门开启到位，减少管路的损失，一旦需要，阀门能迅速关闭，可靠断流。密封性能和强度性能是一切阀门最基本、最重要的性能。阀门在使用时要求密封性能好。阀门的密封分内密封和外密封两部分。内密封是阀瓣与阀座之间的密封；外密封是阀杆运动部位与阀盖之间、阀体与阀盖之间和阀体与管道联接部位之间的密封。如果因密封不好而发生泄漏或因强度不够而使零件破坏，将会对排水系统的安全和经济运行造成大的影响，导致不同程度的经济损失，以下是具体事例。

事例1：某泵站出水阀为电动闸阀。近几年来，曾多次出现了阀板脱落和扭断阀杆的设备故障，如图1，由于闸阀不能正常的启闭，阀门不能达到正常开度，影响了水泵的运行，同时出水闸有漏水现象发生，在运行泵出水闸顶盖有水漏出，停运后检查，发现出水闸电机内也已经进水，如图,2。

图1 阀门损坏图 2 电动执行结构进水

事例2：某泵站潜水排污泵，从四年的运行过程中，由于潜污泵的出水管上的止回阀和蝶阀关闭不严，潜污泵先后出现六次故障，经提上来检查发现，其中有四次为水泵叶轮脱落，两次为轴头破碎，键剪碎故障。

事例3：某雨水泵站轴流泵的出水管上装有拍门，主要起单向阀的作用。开泵运行后停泵，拍门不能恢复原位，阻止管道内的水倒流，使轴流泵倒转，日积月累，叶轮锁母脱落，叶轮下移，设备再运转时，叶片与叶轮室壁发生磨卡，轻者水泵超负荷运行，电机电流过大，严重时叶轮损坏，使轴流泵失去排水作用。阀门的性能和质量直接关系到排水系统装置的正常运转，阀门一旦出现问题，对排水设备的运行造成重大的影响，经济损失是巨大的。

3改善途径

为了减少阀门对设备运行的不利影响，保证发挥阀门的密封作用，针对上述事例，我们除了要按有关标准规定合理地使用外，通过分析原因采取以下措施进行有针对性地预防和改进。

事例1分析原因：当闸阀启闭时，因各种原因而引起操作力矩非正常的增大，导致阀杆与螺母磨损成培的增大，甚至刮掉阀杆螺母牙纹，使阀板脱落；另一方面由于排放的污水，对阀板有腐蚀作用，杂质填满了阀杆螺纹间隙，使操作力矩增加，导致扭断阀杆。使用的密封材料材质差，使用的丝杠密封是靠两道橡胶圈密封来完成的，而这种密封圈耐磨性较差，泵运行调节出水闸开度转动时，在有压力情况下闸体振动或倾斜，密封圈都会被磨损，频繁开停次数也会使密封圈及后加上的胶皮圈产生磨损，一段时间运行最终导致密封不严，密封圈磨损严重，密封不严漏水，泵运行时污水顺着轴窜进丝杆腔内。并且闸头没有预留漏水孔，闸箱进水充满后，在压力的作用下，水从压垫下喷出至出水闸顶。

对策：一是加强阀门的运行管理，定期对阀门进行启闭，使丝杠内的杂质减少堆积，减少操作力矩。二是定期检查行程机构，调整行程控制机关，保持阀板到达的终端位置离极限位置有一定的距离。三是改造丝杠，将丝杆长度加长，创建一个填料室的高度（花篮），用填料密封代替原密封。橡胶密封圈密封改用耐磨密封材料。

在底座和闸头之间设计形成一个空腔，让漏水从空腔处流出，设计了有空腔的花篮。泵运行时，从出水闸轴渗出的水集聚在花篮里，积水多时从花篮底处流出，不进入上部闸头部分，不影响正常运行。

事例2分析原因：一是生产厂家的泵质量有问题，另一方面，后来通过将泵的蝶阀、拍门拆下，检查阀内发现缠绕大量的塑料袋，这些特殊的垃圾落到密封面上，将密封面垫住，造成阀芯与阀座间有间隙，从而阀门渗漏。使蝶阀、拍门丧失了密封功能，不能关闭。也就是上述提到的内密封不好，导致水停泵后水不能被截住，水倒流使水泵倒转，叶轮锁紧螺母脱落，叶轮下移倾斜，高速运转时与涡壳发生磨擦，产生巨大的剪切力，最终使叶轮脱落，轴头破碎，如图2。

图3拍门损坏

对策：一是建立二次防护装置，在水泵吸入口增加过滤网，防止塑料等特殊垃圾进入水泵吸入口。二是及时清理集水池，保证清洁无杂物。最后对阀门进行重新选型，改变阀门内件的材料，由原来的铸铁材质，改为陶瓷或塑料，增加阀板表面的光洁度，减少塑料缠绕。

事例3分析原因：出水池内的出水拍门由于池内水位的经常变化，拍门有时全部浸没在水中，有时完全露出水面，有时拍门一半在水上，一半在水下，其后果是拍门销锈蚀，拍门销和间隙过小，阻力增大，最终不能靠门板自重和介质压力实现关闭密封。

机组运行出现电流超额定的原因有多种，最常见原因有叶轮叶片缠有杂物，橡胶轴承损坏，出水拍门开度小，联轴器脱落或泵轴移位，叶片未固定等各种原因都有可能造成机组运行电流超标。

叶轮或者叶片缠有杂物。轴流泵液下部分被杂物缠绕或者导流体被杂物堵塞，水泵出水不畅，能够导致运行电流增大。进入池底检查发现只有喇叭口损坏，叶轮叶片无杂物缠绕，导叶体过水槽未发现有杂物堵塞。

对策：正确地选用材料。将拍门销改为不宜生锈的不锈钢的材质，将拍门销孔加大内衬耐蚀材料。使拍门销和拍门销孔有一定的配合间隙。同时加强进水池拦污格栅管理，定期检查拦污格栅的破损情况，格栅进水侧淤积大量杂物及时清理，保证进水池表面的清洁。

4改善后效果

事例1改善效果：通过丝杆改造后之后，未出现阀板脱落和电动执行机构进水现象，设备运行正常，节省维修费用。

事例2改善效果：通过采取二次过滤网措施，流入阀门的水杂物减少，未有各类较大杂物，阀门内部阀板无隔离杂质淤积，设备运行良好。

事例3改善效果：通过采取措施后，机组运行电流正常，保持在工作电流之内，调试运行3次，对机组进行运行振动测量基本保持在5mm/s以下，符合API610规定的振动标准。

5结束语

针对排水设备运行过程中出现问题，进行原因分析并采取相应的改进对策，因阀门问题影响设备运行的现象大幅度的降低，保证设备安全稳定长期周运行。

【参考文献】

[1］ 高建铭.水轮机及叶片泵结构.清华大学出版社，1992.188～196

[2］《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》.中华人民共和国行业标准，1996

[3］丁成伟主编.离心泵与轴流泵.北京机械工业出版社，1991.227～2229