化学水处理系统衬胶隔膜阀故障及其检修维护

陈益飞，李应顺

(射阳港发电有限责任公司，江苏 射阳 224300)

衬胶隔膜阀广泛用于火力发电厂化学水处理系统中，具有防止介质对阀体腐蚀的作用。火力发电厂化学水处理系统使用着大量不同型号的衬胶隔膜阀，其检修维护已成为当前火电厂化学水处理设备检修工作的一项重要内容。江苏射阳港电厂是建立在黄海之滨的一座火力发电厂，其化学水处理系统使用着800多只衬胶隔膜阀，这些隔膜阀近几年来故障频繁，每年检修维护费用巨大。

1 衬胶隔膜阀结构及其工作原理

衬胶隔膜阀是一种特殊形式的截断阀，它的启闭件是一块用橡胶制成的隔膜，隔膜把阀体内腔与阀盖内腔及驱动部件隔开，使位于隔膜上方的阀杆、阀瓣等零件不受介质腐蚀，既省去了填料密封结构，又不会产生介质外漏。阀门打开时，介质从阀座衬胶和隔膜之间通过；阀门关闭时，阀瓣向下挤压阀瓣上的隔膜，使隔膜与阀座衬胶层紧密结合，将管道内的介质截断。

典型的衬胶隔膜阀由衬胶阀座、橡胶隔膜、阀瓣、阀盖、阀杆、手轮等部分组成如图1所示。

2 衬胶隔膜阀故障原因分析

2.1 衬胶隔膜阀故障情况调查

对射阳港电厂化学水处理系统800多只衬胶隔膜阀2008—2010年故障情况进行了调查统计，统计情况见表1。隔膜阀平均每年的故障次数达到89次，其中由于橡胶隔膜损坏而导致的阀门故障达68次，占阀门总故障的76 %，其他原因造成的阀门故障平均每年只有21次。

表1 化学水处理系统衬胶隔膜阀故障情况

衬胶隔膜阀组成部分如前所述，其任何一个组成部件出现故障，都会导致整个隔膜阀失效。对射阳港电厂化学水处理系统衬胶隔膜阀所有组成部件经常发生的故障及其形成原因进行了归纳分析，见表2。

3 衬胶隔膜阀故障消除措施

通过对射阳港电厂化学水处理系统衬胶隔膜阀故障进行现状调查和原因分析，发现容易发生故障的部件是橡胶隔膜，同时也找到了其余部件发生故障的原因。为此，有针对性地制订了消除衬胶隔膜阀故障的措施。

表2 隔膜阀部件故障原因

3.1 检查库存阀门质量

一些阀门并非在运行中损坏，而是出厂时就带有缺陷。对射阳港电厂所有尚未使用的库存衬胶隔膜阀进行了检查，对存在缺陷的衬胶隔膜阀进行了处理：

(1) 将所有清江阀门厂的阀门手轮销更换为10×12的圆钢；

(2) 型号为EG46J-10-150的阀门，其阀杆均长出11 mm，对其进行截除处理；

(3) 1只型号为EG46J-10-150和1只型号为EG46J-10-80的阀门，其橡胶隔膜上有凸起，进行了更换处理；

(4) 1只型号为EG46J-10-100阀门阀，其瓣表面不光洁，进行了打磨处理。

3.2 消除现场运行阀门缺陷

通过分析射阳港电厂化学水处理系统阀门现场使用情况，发现EG46J-10-100，EG46J-10-150，EG46J-10-50 3种型号的阀门发生故障的次数最多。这3种阀门主要用在水处理各级过滤器的进、出水管道上，现场操作频繁，容易出现故障。因此，对机械过滤器、高效过滤器、活性炭过滤器进/出水阀等共72只阀门进行了抽查，并完成了阀杆截除、手轮销更换、阀座内石英砂、活性炭等杂质清理，对磨损的阀瓣、阀座衬胶、橡胶隔膜进行打磨更换等维修处理。

3.3 改进橡胶隔膜的成分和加工工艺

从故障调查情况可知，衬胶隔膜阀橡胶隔膜故障占阀门总故障的76 %。因此，消除橡胶隔膜的故障，是减少整个衬胶隔膜阀故障的根本所在。

衬胶隔膜阀橡胶隔膜主要由天然橡胶、耐磨碳黑、硫磺等基材和硫酸钡、硫化锌、氧化锌等化学添加剂组成。隔膜成品前在高温高压釜内硫化，改变橡胶物理-化学性能是其关键工艺。根据射阳港电厂隔膜阀损坏情况及其运行的介质环境要求，阀门生产厂家对化学水处理系统的橡胶隔膜成分及其制造工艺进行了针对性的调整改进(见表3)。

表3 改进橡胶隔膜成分和加工工艺

通过橡胶隔膜成分及其加工工艺的改进，其性能也发生了明显的改进。从阀门制造厂家得到的性能数据如表4所示。

表4 衬胶隔膜阀橡胶隔膜改进前后性能对照

3.4 改善衬胶隔膜阀所在的介质环境

衬胶隔膜阀所在的介质环境对阀门影响很大。射阳港电厂化学水处理系统隔膜阀所在的介质中含有少量的石英砂、活性炭、淤泥等杂质，这些杂质来自于机械过滤器滤料(石英砂)、活性炭过滤器滤料(活性炭)。在长期运行中，这些杂质进入阀体并逐渐积累，对阀座衬胶、隔膜、阀瓣造成直接磨损。因此，对机械过滤器和石英砂过滤器滤料及其配水装置进行了检查处理，彻底消除了介质中滤料杂质的存在。

3.4.1 机械过滤器的检查处理

(1) 对1，2，3号机械过滤器部分石英砂滤料进行筛分，剔除破碎不合格的石英砂，并对缺失的石英砂进行添补。

(2) 对1，2，3号机械过滤器出水配水装置增加滤网，对破碎的石英砂进行拦截。

3.4.2 活性炭过滤器的检查处理

(1) 对1，2，3号活性炭过滤器中细碎的活性炭滤料用大流量反洗的方式进行去除，并对缺失的活性炭进行添补。

(2) 对1，2，3号活性炭过滤器出水配水装置增加滤网，对破碎的活性炭进行拦截。

4 故障消除效果

采取了上述措施后，射阳港电厂化学水处理系统衬胶隔膜阀故障发生率有了明显的下降(见表5)。从2011年前4个月的运行情况看，隔膜阀故障只发生过9次，其中橡胶隔膜故障5次。

表5 故障消除效果

5 结束语

射阳港电厂化学水处理系统衬胶隔膜阀故障发生的成因及所采取的消除措施，具有典型性和代表性，可借鉴到火电厂其他腐蚀性介质系统衬胶隔膜阀的检修维护中，如凝结水精处理系统、烟气脱硫系统、烟气脱硝系统等。衬胶隔膜阀价格昂贵，小型号隔膜阀上千元，大型号隔膜阀上万元。一般火电厂都使用着数千只衬胶隔膜阀，采取正确的检修维护方法，可为火电企业节约数量可观的设备维修费用。同时，隔膜阀故障率下降，也减少了由于隔膜阀缺陷而导致的环境污染和人体伤害，保障了火电厂的安全生产。

参考资料：

1 刘志勇．电厂化学设备检修[M]．北京：中国电力出版社，2005.