主给水泵出口止回阀无法正常工作的原因分析及优化

1 概述

1.1 主给水系统及止回阀简介

电厂中有流体输送功能的系统对于电站的流体输送、能量传递起到至关重要的作用，而为了防止流体在系统管道中倒流，止回阀的使用就成为各系统在设计时最普遍的选择。止回阀在系统管道中的运行状态对管道、输送设备的安全运行有直接的影响。

图1 出口止回阀现场布置与结构简图

图1为国内某电站主给水系统给水泵出口止回阀，主给水系统是电站重要系统，系统负责为蒸发器二次侧提供冷却水，保证设计工况下蒸发器二次侧所需装量。在电站正常运行期间或停运后，主给水系统与蒸发器，承担着将反应堆释放的能量传递到汽轮机/凝汽器的重要任务。

该出口止回阀安装在主给水泵出口管线 （直径16英寸）上，其现场布置如图2所示，不同于普通止回阀的是该阀上设有气动执行机构来帮助阀门快速关闭，这个功能在主给水泵故障停运时显得非常重要，它可以有效防止：停运的泵发生反转；蒸汽发生器给水流量被分流至发生反转的泵，造成蒸汽发生器供水压力不足、液位下降而触发反应堆关闭；阀门在接到各自泵停运的信号后，气缸卸压，依靠弹簧力加速阀门的关闭过程。而主给水泵出口止回阀的故障无法在线处理，这对于电站正常运行状态时蒸发器的供水产生很大的影响，甚至有电站停运风险：

图2 止回阀在主给水系统中位置

2 主给水泵出口止回阀故障无法关闭原因分析

2.1 止回阀故障无法正常工作的几种可能原因：

止回阀在使用过程中受管道流体中杂质及异物、阀瓣频繁开关、阀门本身的质量缺陷以及安装技术不足等因素影响常常引起故障，不能正常使用。

（1）管道流体中的杂质及异物

管道中流体的化学指标不合格常常伴随着腐蚀杂质、沉积物等杂质的增多，而累积的杂质可能会淤积阀瓣周围，使阀门无法全关或全开。因为止回阀的回座压力不足，杂质对阀门密封的影响比其他类型的阀门更大。

另外在设备安装或系统开口检修过程中，因为工作材料、工器具等异物管理工作的不到位，会在系统中引入异物，这些异物的存在可能夹在阀座与阀瓣之间阻止阀门的全关导致阀座的渗漏；如果是坚硬的异物，可能会损坏阀座的表面材质引起阀门的内漏。

（2）阀门阀瓣的频繁开关

发电机组运行时,受电网负荷及厂用负荷的影响，机组出力调整非常频繁，而流体介质输送的流量和压力也随之波动造成不稳定脉冲流，阀门阀瓣的频繁开关可能造成疲劳损伤。止回阀还容易因管道的振动而造成损坏,因为当阀门部分开启时,止回部件是自由浮动的,它靠流动液体的平衡移动。如果阀体振动同时内部的组件试图保持静止时就会引起冲击破坏或内部磨损。

当止回阀安装过于靠近输送设备，受设备高速旋转及每一次冲程影响，阀瓣就可能会跳离阀座而振动。当流体流量较高,就会在全开的位置上下跳动,造成阀座和阀瓣磨损引起泄漏。

（3）阀门本身的质量与安装技术

阀门本体与阀门密封面材料和加工工艺决定了止回阀的质量。

另外,止回阀加工制造的原始误差和使用不当也可能导致泄漏。当给水泵止回阀的安装位置和管道的固定性差时,系统运行中的冲击相对来说也会比较大。另外检修安装时阀芯轴套安装点的定位、限位器的控制好坏等都影响阀门的可靠性。

3 建议、策略及优化方案

对于主给水泵止回阀的故障问题，应该从三个方面来考虑：一是从日常预防检查做起；二是发生故障时的应对策略，尽可能的减小故障造成的风险与后果；三是操作程序上的优化升版。

3.1 日常预防

给水泵出口止回阀应该利用大小修窗口进行解体检修,清洗阀门部件,检查驱动机构以及更换密封部件等工作。同时根据阀门使用的具体实际状况优化相应检修周期，避免造成止回阀密封部件的严重损坏导致严重事故。在检修给水系统管道时加强防异物管理,做到工完料净，防止有异物遗留在管道中；大修后检查止回阀安装位置是否符合规范,是否合理；检查管道的固定支撑件和止回阀气缸相应供气管线是否安装到位,有无破损、松动、漏气以及在运行中的振动情况。

在运行人员日常巡检时定期的对主给水泵止回阀进行重点的巡检，这样就与维修领域日常检查形成了专业上、时间上的互补。

优点：各领域无缝衔接、克服了各领域的巡检时间差，避免了由于人员的技能、经验的不足造成的漏检、错误判断。

缺点：增加了维修、巡检的额外工作量

3.2 止回阀无法正常工作时的应对策略：

像主给水泵这样重要设备的启停及重要系统的设备状态改变，现场应有专人持续监视，并且主控室操纵员和现场操作员在设备状态改变过程中应保持热线联系，如现场出现异常情况可以及时采取响应行动，减小事件的后果。

重要系统和设备的操作，主控和现场人员都应尽量做到新老合理搭配，尽量避免两名新手同时负责一项高风险工作，否则可能由于对现场设备熟悉程度、操作技能的不足，导致状态失控。

3.3 操作规程的优化升版

在主给水系统操作规程相应章节中增加“确认出口止回阀已关闭”步骤，在大修期间验证止回阀的快速关闭功能。

3.4 增加工具柜及通讯设备

在主给水泵房间设置工具柜，工具柜内放置检漏液、隔热手套、专用扳手等

检漏液：便于管线的泄露检查

隔热手套：避免一些高温阀门（如反暖阀）的无法操作

另外由于给水泵房间噪音较大、普通移动式电话通话效果差，为建立有效的通讯通道，可增加配置临时通讯组件：包括便携式通讯交换装置、防噪通讯耳机等。

4 总结

主给水泵出口止回阀不正常的工作往往会牺牲电站的经济性，更增加了电站运行在异常状态的风险，所以我们对于出口止回阀产生的任何故障都应保持重点、持续的关注；对于涉及出口止回阀的任何操作都应给予足够的重视，清楚相关风险及相应应对措施。