泵站技術(shù)供水閘閥故障處理及其系統改造

　　針對小舜江泵站技術(shù)供水系統中閘閥的轉動(dòng)螺套突然斷裂，由于設計存在問(wèn)題不能直接更換。為確保供水可靠，徹底解決隱患，同時(shí)要保留原供水系統中的優(yōu)點(diǎn)，提出分三步走方案，首先設計一套傳動(dòng)裝置，其次新增兩套供水系統，最后拆除原供水系統。使故障得到了及時(shí)的處理，并合時(shí)合理對技術(shù)供水系統進(jìn)行了改造。以系統性的概念來(lái)處理問(wèn)題，為故障處理及系統改造提供了一種嶄新的思路。

1、工程概況及技術(shù)供水系統

　　小舜江輸水泵站是整個(gè)小舜江供水工程中的重要組成部分，為湯浦水庫與凈水廠(chǎng)之間的供水通道，依次由取水隧洞，提水泵站，出水隧洞，達郭調節庫和輸水隧洞等幾部分組長(cháng)成。引水系統采一管四機的布置形式，即由1條取水隧洞在泵站前分成四條支管進(jìn)入泵站，經(jīng)過(guò)水泵后又合并成一條出水隧洞。出水隧洞全長(cháng)3908m，總容積約為5.4萬(wàn)m³，達郭調節水庫最低調節水位65m，最高調節水位70m。調節庫容45萬(wàn)m3，出水、輸水隧洞均設平板閘門(mén)。泵站設有1條DN800取水、出水隧洞的放空總管，排水至泵房外水溝。其中出水隧洞放水時(shí)間約12h，充水時(shí)間5.5h。小舜江輸水泵站是全國首家利用抽水蓄能原理供水，泵站是盡量利用夜間低谷電能運行，每天晚上22:00開(kāi)泵，到第二天上午8:00關(guān)泵，共裝有4臺大型立式離心泵，中心高程9.5m，型號YJG48-20I，結構型式見(jiàn)文獻插圖，設計流量QrB5m/s3；設計揚程HRB57m，配套同步電動(dòng)機型號TC3500212/2150，額定電壓6000V，額定功率3500kW。為滿(mǎn)足電動(dòng)機空氣冷卻器，推力上導外循環(huán)冷卻器，下導軸承油冷卻器，及水泵軸承等設備的冷卻要求。泵站采用自流減壓供水方式，壓力水取自出水壓力鋼管，具體位置詳見(jiàn)技術(shù)供水管路布置圖1，可保證在在檢修液控閥時(shí)不影響技術(shù)供水，整個(gè)供水系統為一用一備(技術(shù)供水總管是共用的)。

圖1 技術(shù)供水管路布置圖

2、故障現象及過(guò)程分析

　　在2011年6月間供水高峰期間，在一次常規檢修中，技術(shù)供水閘閥傳動(dòng)機構由于鑄造缺陷，導致控制傳動(dòng)桿升降的手柄轉動(dòng)螺套突然斷裂，閥門(mén)無(wú)法開(kāi)啟、關(guān)閉和調節，使技術(shù)供水不能正常調節。由于原技術(shù)供水系統設計的原因，而不能按正常常規來(lái)檢修閘閥，即由于取水口的位置不正確是不能按常規來(lái)直接更換螺套的直接原因。取水口位于檢修閥的前面(出水方向)，閘閥直接承受著(zhù)上游水庫帶來(lái)的7kg/cm2的水壓力。如拆除或修理任一顆螺母，都會(huì )產(chǎn)生無(wú)法估計的嚴重后果，極有可能淹沒(méi)泵站。如要進(jìn)行正常檢修閘閥，必須要放空出水隧洞的壓力水，勢必會(huì )影響正常供水(更換技術(shù)供水閘閥實(shí)施總共所需時(shí)間約為23.5h；其中出水隧洞放水時(shí)約為12h，拆除及安裝閘閥時(shí)間約為3h，出水隧洞充水時(shí)間5.5h，預留備用3h；如按調節水量45萬(wàn)m3/d計算，按現供水量70萬(wàn)m3/d控制，可供水15.4h，顯然不滿(mǎn)足檢修閘閥23.5h的供水需要，即使以犧牲正常供水，更換閘閥，安全隱患始終存在。

3、應對措施及改造

　　由于事發(fā)突然，為了確保供水可靠，消除隱患，徹底地解決問(wèn)題決定采取分三步走：(1)設計一套傳動(dòng)裝置，確保供水系統仍為一用一備，消除外部漏水的隱患。(2)新增兩套供水系統(圖1所示部分，以下意思相同)，改變取水口，徹底消除原設計上缺陷，但保留其優(yōu)點(diǎn)。(3)拆除原技術(shù)供水系統。

　　3.1、設計、制作及安裝傳動(dòng)裝置

　　為確保在高峰期間供水可靠，保護機組安全運行，重新設計一套傳動(dòng)裝置見(jiàn)圖2，可以原閥門(mén)不動(dòng)的情況下，可以直接安裝在故障閥門(mén)，重新保證閥門(mén)正常開(kāi)啟與關(guān)閉見(jiàn)圖3。

圖2 傳動(dòng)裝置

　　由于小舜江泵站采用抽水蓄能方式供水，泵機組每天頻繁啟動(dòng)，管路及技術(shù)供水閘閥振動(dòng)較大，極有可能閘板與閥體中腔導軌面產(chǎn)生松動(dòng)，閥桿抖動(dòng)加劇，填料密封磨損歷害，閥門(mén)可能產(chǎn)生外泄漏，嚴重時(shí)擰緊填料壓蓋將失去效果，即故障閥門(mén)必須盡快處理。又因小舜江泵站是整個(gè)紹興地區唯一的供水源，一旦停水將影響人民的生活和企業(yè)的效益，加上又處于供水高峰期間，在其它措施失效時(shí)才考慮放空出水隧洞的壓力水、更換閘閥。同時(shí)閘閥直接承受著(zhù)上游水庫帶來(lái)的7kg/cm2的水壓力，即操作和處理閘閥必須極其小心�？傊�制作一套傳動(dòng)裝置暫時(shí)是最好的方案，符合上述3個(gè)難點(diǎn)。

圖3 安裝前后闡閥

　　同時(shí)將保證整個(gè)技術(shù)供水系統仍然是一用一備；保證有足夠的時(shí)間改造供水系統，包括供水系統的設計，設備采購及安裝。

　　3.2、新增兩套供水系統

　　新增兩套供水系統，目的是取水口的位置進(jìn)行重新調整(具體參見(jiàn)圖1)，調整以后如對夾式蝶閥檢修時(shí)不影響其它機組正常運行及正常供水。

　　既然閘閥出現螺套斷裂故障、難保不會(huì )現其它故障(如閥桿斷裂或變形；閥桿升降失靈；閘板卡塞或撞裂；填料壓蓋斷裂及填料函漏水等故障)，同時(shí)應考慮到閘閥及供水系統中主要設備已運行十多年，故障率將會(huì )成倍增加；閘閥的密封部位共有三處(閘板與閥座兩密封面間的接觸處，填料與閥桿和填料函的配和處，閥體與閥蓋的連接處，前一處為內泄漏，后二處為外泄漏)，一旦閥體與閥蓋處漏水，更換密封墊(顯然已經(jīng)超過(guò)它的使用壽命)，須要折開(kāi)閥蓋，按現閘閥的位置是根本不可能的。故新增供水系統才是解決問(wèn)題的根本，而且必須要盡快拆除原供水系統中的閘閥。每一套供水系統比原來(lái)增加一個(gè)取水口，當液控閥檢修時(shí)，可從另一側取水口引水，這樣確保供水系統仍然是一用一備，保留原設計方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)徹底消除原設計中存在嚴重的隱患，而設備只增加一只閥門(mén)和一段技術(shù)供水管。由于原供水系統已經(jīng)運行十多年的時(shí)間，在去年機組技術(shù)供水管路(即冷卻器及支管)因滲漏原因進(jìn)行徹底的更換，現濾水器及減壓閥等主要設備檢修頻繁，此時(shí)增加兩套供水系統顯得非常適宜，幾乎沒(méi)有增加成本。而同時(shí)在改造過(guò)程中，幾乎不影響技術(shù)供水，能確保其它機組正常運轉，當然在除了連接技術(shù)供水總管時(shí)，技術(shù)供水將停止，顯然實(shí)際整個(gè)工作量不超過(guò)10h。

　　對夾式手動(dòng)蝶閥具有結構簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，而且只需旋900即可快速啟閉，操作簡(jiǎn)單。由于蝶閥采用一雙偏心和一個(gè)特殊斜橢圓密封結構，實(shí)現蝶板在開(kāi)啟瞬間密封面即分離，關(guān)閉接觸即密封的效果�？朔�傳統閘閥啟閉困難，開(kāi)啟瞬間發(fā)生閥桿斷裂，避免密封件損壞導致系統介質(zhì)大量外漏。故新增供水系統采用對夾式手動(dòng)蝶閥。

　　3.3、拆除閘閥

　　在春節供水時(shí)拆除原供水系統。即使技術(shù)供水閘閥停用，始終是安全隱患，如連接法蘭處漏水，閘閥外部漏水。預計在春節供水低谷時(shí)，拆除原供水系統，實(shí)施總共所需時(shí)間約為22h(計算可參考前述)。如按調節水量45萬(wàn)m3計算，在春節時(shí)按每日供水量35萬(wàn)m3/d控制，可供水30.8�？蓾M(mǎn)足2012年春節期間拆除原供水系統22h的供水需要。

4、結論

　　針對突發(fā)故障，確�？煽壳闆r下，合理制定應對方案：

　　(1)在處理問(wèn)題上暫時(shí)性與根本性相結合，同時(shí)在時(shí)空上分別執行。即首先制作一套傳動(dòng)裝置，然后新增供水系統，再后拆除閘閥。

　　(2)在系統改造方案上，即取水口進(jìn)行調整，同時(shí)每套供水系統增加一個(gè)取水口，這樣既吸收原設計方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服存在的隱患。

　　(3)技術(shù)供水系統局部進(jìn)行改進(jìn)，采用對夾式手動(dòng)蝶閥而非閘閥。綜合上述整套方案既保證技術(shù)供水的可靠性，又合理有時(shí)機地進(jìn)行了改造，符合實(shí)際最佳方案，為類(lèi)似處理問(wèn)題提供了一種嶄新的思路。