水电厂厂内排水阀破裂跑水的原因分析及处理.pdf

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事放分析
电力安全技术
第14卷(2012年第4期)
higutenx
水电厂厂内排水阀破裂跑水的
原因分析及处理
周永平,罗来明,魏建炜,张云利
(刘家峡水电厂,甘肃永靖731600)
〔摘要〕技术排水系统的安全是水电厂安全运行的重中之重。技术排水系统中阐阀使用比较
多,一旦问阀在使用过程中破裂,将危及水电厂的安全运行。介绍了刘家峡水电厂一起排水阀破
裂的事故,分析了闻阀破裂的原因,并提出了解决方案。
〔关键词〕排水闸阀;破裂原因;处理
概况
井泵改造为潜水泵,同时对配套的逆止阀也进行了
更换。在投运后不久即由于出口阀破裂发生了大量
刘家峡水电厂共装有5台水轮发电机组,发跑水事故。而在改造之前,厂内排水泵出口阀从未
电机与变压器采用单元接线方式,电厂水头在破裂过。运行人员在检查跑水情况时发现,5号励
70~110m的范围内。1,2号发电机组布置在地磁变及其周围地面有大量积水,并造成了直流接地
下副厂房中,3,4,5号发电机组布置在厂内副厂经过运行人员对排水管道及阀门的逐一检查,发
房中。
现P211排水闸阀靠近出口侧法兰通透性裂开几十
全厂排水分为检修排水和渗漏排水2种。该厂毫米。由于至尾水出口管段高程为1620m,而当
设有一个610m2的9%排水麻道,高程为1596.5m,时尾水水位为1623m,低于尾水水平面3m,同
用于机组检修排水。检修排水过程如下:若某台机时厂内排水泵出口阀至尾水段出口管路之间再无阀
组需要大修时,首先关闭07廊道密封门,打开钢门,故造成大量水流急速倒灌至厂内,淹没了厂内
管盘形阀,再打开尾水盘形阀。刚开时应缓慢进行,地面设备,引起直流接地。为了防止水淹厂房,当
让水注入6廊道,启动3台大清水泵,将水抽至班值立即联系调度将全厂负荷倒至空载,把尾水水
尾水,即可进行检修。渗漏排水过程如下:正常运位控制在厂内排水泵出口管段高程1620m以下;
行时,07廊道的96密封门敞开,全厂渗漏排水及同时,派潜水人员用堵头将出口管段堵住,还立即
机组顶盖排水通过07廊道排水沟先排至07廊道内在厂内排水泵出口管段中间加装了一个排水总阀
的50m3的集水井,再分别排至厂内集水井、坝内(见图2),以防止再次出现类似情况。
集水井,最后通过排水泵排至尾水。渗漏排水的作
至尾水
用是把机组顶盖排水、生活用水排水、厂辅助设备
排水、渗漏排水、机组伸缩节漏水等排出,使其进
入厂外下游河道,保证全厂主辅设备的安全运行。
622.8m)
603.5m)
渗漏排水的设备包括排水泵、集水井、排水廊道沟。
SL
其中厂内排水泵的技术排水系统如图1所示。
2号泵
2排水阀破裂的事故经过
Sl
1号泵
2007年7月,该水电厂厂内1号排水泵由深
图1厂内排水泵的技术排水系统示意
第14卷(2012年第4期)
电力安全技术
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事故分析
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至尾水
设计不够合理。
3.2水击是阀体破裂的主动力
新加装的排水总阀
方面,由于厂内排水泵改造前泵体和出口阀
在同一高程且位置接近,而改造为潜水泵后泵体的
P22]
高程为1603.5m,出ロ阀高程为1622.8m,管
路长度为19.3m,故出口阀较原来受到较大正向
2号泵
水锤压力。另外,排水泵出口闸阀至尾水出口的排
SL
水管路长度约40m,属于长管路排水。同时,至
号泵
尾水出口管段高程为1620m,而当时尾水水位为
图2改造后的厂内排水泵的技术排水系统示意
1623m,低于尾水水平面3m,管路内部易形成真
空,故出口阀受到较大的反向水锤压力。并且,经
2008年9月,该水电厂厂内2号排水泵也由过现场调査发现,潜水泵启动时正向水锤压力明显
深井泵改造为潜水泵,同时对配套的逆止洇也进行大于反向水锤压力。
了更换。在投运试验期间,厂内1号、2号排水泵
另一方面,由于当时另外一组排水泵集水
出口阀再次发生破裂,所幸这次及时关闭了新加装井一坝内排水泵集水井正在进行清泥工作,故厂
的排水总阀(见图2),从而避免了水淹厂房事故的内排水泵启动次数较为频繁,在多次的正向和反向
发生。
水锤的频繁冲击下,厂内1号排水泵出口阀法兰连
由于该水电厂中的厂内1号、2号排水泵都布接螺栓强度受到极大破坏。因此,水击是使厂内1
置于副厂房中,改造后的排水泵排水管道都较长,号排水泵出口法兰连接螺栓发生疲劳断裂的主要
而这2起排水闻阀破裂事故十分相似,据此可以认动力,其中正向水锤压力占比较大。
为,排水闸阀的破裂并不是偶然的事故,而有其必
然的原因。
4处理意见
排水闸阀破裂的原因分析
4.1改用高质量的闸阀,并改进设计
由原因分析可知,排水闸阀体法兰连接所采
3.1阀门质量和设计缺陷是破裂的内在原因
用的普通螺栓抗拉强度较低,容易发生疲劳断裂故
从2起事故中破裂的排水闸阀阀体法兰断口形障。因此,一方面,应该正确计算法兰连接螺栓所
状来看,整个阀体都是从法兰连接螺栓处沿轴向裂承受的应力,选用强度适中的螺栓,同时在闸阀阀
开一道几十毫米宽的口子;从阀体法兰连接螺栓所体下部加装水泥支墩,分散闸阀所受到的外力,以
用的材料来看,阍体法兰连接所采用的是普通螺栓。提高该处法兰的结构强度,避免再次发生阀体法兰
由于普通螺栓的抗拉强度低,而阀门下部基座固定连接螺栓疲劳断裂的事故。另一方面,重新安装出
加强部分又偏小,故在该处发生较大水锤压力时,口阀,使其靠近潜水泵,以减少正向水锤压力。对
闻阀与逆止阀所承受的水推力较大,该处法兰的结由此而引起的反向水锤压力的增大在计算法兰连接
构就显得较为薄弱,因此容易发生阀体法兰连接螺螺栓所承受的应力时应一并考虑在内。
栓疲劳断裂的故障。另一方面,由于当时将出口闸4.2减小水击压力
阀安装在离潜水泵19m以外的地方,这样无形之
减小水击压力,即减小阀门处的迎水面的水击
中对原本受反向水锤压力较大的闻阀与逆止阀又添压强。由水力学原理可知,减小水击压强的方法有
加了一个较大的正向水锤压力,致使原来刚好可以减小管内流速,缩短受水击的管道长度,适当延长
抗击反向水锤压力的闻阀法兰螺栓无形之中又增加阀门启闭时间,在阀门迎水面设置空放阀等。
了一个外力的冲击,从而加速了其金属疲劳速度。
(1)在流量一定的前提下减小管内流速,就必
可以认为,排水闸阀破裂的主要原因是阀体法兰连须增加管路内径,这就需要重新安装管道,这种方
接螺栓所采用的材料抗拉强度太低以及体的安装法改造的工期较长,投资较大。