船坞泵房排水系统安全性研究

摘要：船坞泵房排水系统包括各种泵类及管道，其性能直接关系到人员和财产的安全，必须引起足够的重视。本文从安全的角度研究目前国内多家造船企业船坞泵房排水系统存在的安全隐患，分析产生安全隐患的多种原因，并提出具有实践性的建议改造方案。

关键词：船坞泵房；安全隐患；改造方案

1.安全隐患分析

船坞泵房的实质是船坞内与外部海域的媒介，坞内水通过船坞泵房排入海域，外部海域的海水以船舶压载水的形式通过船坞泵房进入船坞内，水泵和管道是完成这些过程的直接设备。管道作为介质的通路，其安全性直接关系到船坞泵房的人员和财产安全，进而影响船坞的功能，限制企业生产的进行和效益的实现。笔者曾经走访国内多家知名造船企业，对船坞泵房进行了现场考察和研究，这些企业的船坞泵房均存在一定程度的安全风险，且未得到技术和管理人员的足够重视。本文从安全的角度分析目前我国造船企业船坞泵房普遍存在的安全隐患，指出危害性及改进建议。

船坞泵房的安全隐患，主要集中于与外部海域相互贯通的各种管道，这些管道包括主泵的排水管道、副泵的排水管道、潜水泵的排水管道、压载水进水管道。主泵排水管道的管径较大（平均排水量约10m3/s），一般采用驼峰和虹吸破坏阀形式，在船坞泵房内部的管道部分未安装阀门等节流装置，管道不易破裂，安全性较高。副泵和潜水泵排水管道的管径较小（平均排水量小于1m3/s），在船坞泵房内部的管道部分均安装阀门，管道走向较主泵管道复杂，由于某些原因，这两种管道在设计上不甚合理，一些重要施工工艺控制不善，投产后缺少深入的维修保养，管道的危险性呈逐渐加大的趋势。综合各家造船企业的实际情况，船坞泵房排水系统的安全隐患主要由以下原因造成：

1.1停泵时的水锤效应

水锤是停泵时自然产生的，反向的冲击力可达水柱自身重力的数倍，对管道、管件、泵体产生不良影响。工程上常使用水锤消除器加止回阀、多功能控制阀、冲击水流来减少水锤效应，船坞泵房多使用多功能控制阀立式安装或水平安装。根据多年的实际效果验证，立式安装的多功能控制阀不能起到有效减少水锤的作用，正确安装方式是水平安装。如果坞内水杂质较多，多功能控制阀的Y型过滤器会经常堵塞，上腔和中腔堆积泥沙，不能发挥应有的作用，停泵时水锤效应产生的巨大冲击力只能全部由管道和阀门承担，对安全构成极大威胁。

1.2临界汽蚀余量

由于数字水位显示仪的自身误差问题，不能准确显示流道层水位，以及排水操作程序等因素，副泵运行时的水位可能会低于临界汽蚀余量的要求，可发生进水口叶片、管道的汽蚀效应，加剧振动，损伤管道、焊缝。

1.3排水管道设计不合理

有些造船企业船坞泵房的多台水泵共用排水管道，排水管道出水口只有部分时间能够完全露出海面，排水管道由船坞泵房穿墙后均直伸入海，船坞泵房内部的管道与外部海域相通，所受压力随海潮涨落而变。一旦船坞泵房内部管道破损，外部海域的海水直接灌入船塢泵房，直到船坞泵房内水位与潮位相平，船坞泵房内部设备全部被淹没，内部值班人员的生命安全受到严重威胁。此外，由于排水管道出水口缺少有效封堵，也无法对阀门进行必要的拆卸维修、保养。

通过以上分析可见，造船企业船坞泵房的安全隐患已足够严重，近年已发生过类似泵房被淹事故，有必要采取措施，消除或降低船坞泵房的安全隐患风险。

2.建议改造方案

下面以港船重工船坞泵房的改进建议为例，论述船坞泵房副泵和潜水泵排水管道的一种可行性改造方案。

港船重工船坞泵房承担两个造船坞的排水，安装有4台副泵、2台雨水泵、4台潜水泵，雨水泵与副泵的功能相同，每2台副泵和1台雨水泵共用1条排水总管。4台潜水泵共用1条排水管道，用于排出船坞泵房内部的污水。全部水泵坐落于-7.3m的地下，排水管道穿出船坞泵房后的高度为+3.8m并埋入沙土中，地面连锁块高度为+6m。

此方案通过抬高副泵排水管道的中部形成驼峰，阻断驼峰出水侧的海水，一旦船坞泵房内部管道破裂，海水不能越过驼峰倒灌入船坞泵房。同时对潜水泵和压载泵管道进行改造，提高两者的安全性。

2.1副泵排水管道改造

（1）结构改造：副泵排水管道安装阀门、出水管道口安装拍门、泵房内部阀门改造等方案，改造难度小、工期短、费用少，但均不能从根本上解决安全隐患。副泵排水管道抬高形成驼峰的方案，可从根本上解决问题。

（2）泵参数分析：副泵设计扬程19.4m，最高扬程可达21m。形成驼峰后，副泵出水高度将由16.6m变为18.1m，处于副泵设计扬程之内。

出水高度增至18.1m，泵出力增加，电流必然增大，电机发热增加，排水量略有减少。经查副泵厂家提供的产品性能曲线图，各项参数变化后对副泵工作无明显影响，所有参数均在正常工作范围内。

（3）改造后的副泵操作流程：由于增加了虹吸破坏阀，副泵操作流程将与原先不同。副泵开启前，应将虹吸破坏阀关闭。副泵停止时，应同时开启虹吸破坏阀。

（4）多功能水泵控制阀改造：将由立式改为水平安装。

2.2压载泵、潜水泵管道改造

（1）压载泵管道位于连锁块下的部分制作维修井，井内加装电动阀门，为常闭状态，使用压载泵时开启阀门，使用后关闭。

（2）潜水泵根据浮球水位自动启停，排水管道位于连锁块下的部分可加装止回阀，并另装一个常开状态的截止阀。加装的止回阀与位于潜水泵出口的止回阀可有效减弱水锤作用。

3.改造后安全分析

管道改造后，改变了排水管道内外相通的结构，实现了管道内外水的隔离，一旦船坞泵房内部管道破裂，外部海水不会倒灌进入船坞泵房，船坞泵房内部管道的存水泄漏后不会对运行与安全造成影响。

本文对造船企业船坞泵房排水系统安全性的研究与建议，将会促进相关设计单位对船坞泵房设计的改进，使各造船企业认识到船坞泵房技术管理上的漏洞，也会对其他行业泵房的设计与运行产生积极作用。

参考文献：

[1]何川，郭立君.泵与风机[M].北京：中国电力出版社，2008.

作者简介：张露（1981.10-）汉族，北京，本科，机械方向。