梁榮昊

【摘 要】秦山核電有限公司二回路循環(huán)水二次濾網在電站系統(tǒng)運行中有重要作用（來濾除循環(huán)冷卻水中的石子等雜物，避免凝汽器鈦管破損）它是保證凝汽器和汽輪機組安全運行的基礎。本文主要介紹了我們對秦山核電有限公司二回路循環(huán)水二次濾網在歷年運行中存在主要故障，并對故障原因詳細分析，由此技術分析，確定技術改進方案。方案將主軸的下軸頭由以前的焊接連接改成法蘭連接，可以現場直接拆卸；并將下垂直軸套材料改成AR1耐磨熱塑性塑料，下軸頭、水平軸和主軸上端的軸頸面，噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨涂層，進一步提高其耐磨性。通過對二次濾網針對性的技術改進，提高設備長期運行的可靠性以及可維修性，保障了設備的安全運行，延長設備的使用壽命。

【關鍵詞】二次濾網；磨損；可拆式下軸頭組件；表面噴涂

0 前言

二次濾網安裝于凝汽器循環(huán)水進水管路中（如圖1所示），當循環(huán)水流經二次濾網中的固定網芯時，水中的污物被過濾下來，定時開啟排污閥，由于凝汽器循環(huán)水進出管間存在壓差，網芯壁面上的污物便在循環(huán)水流的反沖洗作用下，流入排污斗，經由排污管和排污閥直接排入循環(huán)水出水管中，排污斗按網芯分格順序旋轉，對網芯每分一格依次進行反沖洗排污。

二次濾網主要由網芯、排污斗、傳動系統(tǒng)、電動裝置、殼體、排污管路、電動排污閥、電氣控制柜等組成，采用PLC自動控制程序，整機結構合理、密封可靠、操作靈活方便、網芯反沖洗效果好、網芯清潔度高、濾排雜物能力強、水阻小等特點。

秦山核電有限公司4臺二回路循環(huán)水二次濾網為常州新區(qū)華源電力技術開發(fā)有限公司生產的。設備主要技術參數如表1：

發(fā)電廠循環(huán)水中不僅有大量泥沙，并且海水中還有許多貝殼類生物及周圍施工建設炸山所產生的小石塊，在1998年第四次換料大修前由于沒有在冷凝器海水進口側安裝二次濾網，進入冷凝器的海水只有在海水循環(huán)泵前的旋轉濾網處進行過濾，而旋轉濾網的孔徑大致在23mm×23mm左右，與冷凝器鈦管的內徑相差無幾，因而大量經過旋轉濾網的小石子，硬殼水生物會損傷凝汽器鈦管，經常發(fā)生凝結水氯離子超標，對機組的穩(wěn)定運行造成了嚴重的影響根據以上情況，在1998年第四次大修中，在冷凝器海水進口側安裝了二次濾網，二次濾網的孔徑為Ф10mm， 用來濾除循環(huán)冷卻水中的石子、塑料垃圾、硬殼水生物、纖維等污物，避免凝汽器冷卻鈦管堵塞、磨損，提高凝汽器真空度，保障凝汽器的安全經濟運行，同時可節(jié)省因更換管鈦而支出的昂貴維修費用.通過這些年的運行情況看，冷凝器鈦管破損的情況大大減少。

1998年以后，二次濾網出現一些故障，影響了二次濾網的正常運行，針對這些故障，R11對二次濾網進行技術改進，目前運行狀況良好。

1 二次濾網主要歷史故障

在二次濾網安裝以后，對二次濾網歷次出現的主要故障統(tǒng)計匯總，根據檢修情況，主要有以下幾種類型（表2）：

2 故障分析

根據歷史故障，并從圖紙可以分析，得出以下結論：

1）二次濾網原設計主軸上下有0.4mm-0.6mm的串動量，當垂直軸套1的下調整墊環(huán)有磨損時，使主軸的串動量變大，主軸和垂直軸套1的軸向間隙變大，循環(huán)水中含有大量的泥沙，其進入了軸頭與軸套的配合面內，象磨料一樣磨蝕軸頸面，運行一段時間后，使下軸頭和垂直軸套1嚴重磨損。

2）為了排污需求，頻繁開啟關閉，主軸的大齒輪調整墊磨損，會造成主軸下沉，主軸頭的端面和垂直軸套1的軸向間隙變小，使主軸的串動量變小，二次濾網排污斗容易卡澀。

3）軸頭材質為316L不銹鋼，軸套材質為改性聚四氟乙烯，這兩種材料在海水中具有很好的耐蝕性，但機械性能偏“軟”，韌性大，硬度低，易磨損。

4）齒輪箱進水主要是由于排污斗主軸下端磨損、主軸偏擺、導致齒輪箱內軸封處的橡膠密封圈磨損失效所致，造成齒輪箱進水，進入齒輪箱的海水通過傳動軸外漏。

5）R8大修四臺二次濾網全部解體檢修，更換下軸頭和垂直軸套1，運行2個循環(huán)，在R10大修中，處理2#凝汽器B側排污斗卡死，并對其它三臺二次濾網局部解體檢查，發(fā)現下軸頭和垂直軸套1、調整墊片全部磨損嚴重，測量垂直軸套1內徑Φ267.3mm，測量軸頭263.7mm，間隙是2.6mm，標準是0.40mm至0.60mm。

3 技術改進方案

改進前對二次濾網的故障處理方法通常是打開人孔蓋，進入二次濾網內部，拆除排污管，來更換調整環(huán)或打開齒輪箱，旋緊大小齒輪鎖緊螺母，調整主軸的串動量，減少因調整環(huán)磨損的影響。

但由于一體化的主軸，更換下軸頭的垂直軸套1，需要對二次濾網全部解體，但是不能更換下軸頭，也就不能夠徹底解決二次濾網卡死和齒輪箱進水。

二次濾網的缺陷嚴重影響了二次濾網的正常運行，這些缺陷繼續(xù)延伸下去，會造成停機，從而對這些原因進行深入分析，并找出有效的解決辦法.由于設備結構和現場環(huán)境限制，設備的解體檢修需要對其進行整體拆除，同時還需對相關的管道設備進行拆除，檢修工作量巨大，檢修時間長，對周邊的設備影響也很大，每次的拆除容易造成相關的管道泄漏。

基于此，和前面做的技術分析，我們在R11針對二次濾網確定了以下技術改進方案，如圖6所示：

總體技術改進有：

1）改成可拆卸式主軸的下軸頭；

2）下軸頭改成耐磨材料；

3）增加密封套環(huán)。

以上技術改進從主要從結構和材質兩方面采取應對措施。

3.1 結構方面

1）主軸下端設計一個獨立的、可拆卸更換的下軸頭，與上部主軸本體采用螺栓裝配式連接。

2）增設密封套環(huán)，優(yōu)化軸端結構設計，盡量避免泥沙進入轉動軸頸面內。

3）下軸頭的內徑變小（由Φ249mm變成由Φ230mm），增加軸頭的強度，減少與下調整墊環(huán)軸向間隙（0.4-0.6mm），使反沖洗水無阻礙流走，避免泥沙由此端面進入轉動軸徑面。

4）根據主軸下端改進，重新設計排污斗與主軸的連接件。

5）齒輪箱下端軸套內增加兩道O型密封圈，進一步提高齒輪箱的密封可靠性。

3.2 材質方面

1）主軸下端軸套選用美國格瑞維特公司生產的AR1耐磨熱塑性塑料，其具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料，同時擁有與PTFE相近的抗化學腐蝕性能，耐海水腐蝕。

2）原結構設計中，循環(huán)水中的泥沙易進入主軸下端轉動軸頸面內，主軸材質為316L，硬度較低，HB≤187（相當于HRC<11），致使軸頸面容易磨損，下軸頭的軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨耐蝕涂層，涂層厚度0.25～0.30mm，采用等離子弧噴涂工藝，涂層與母材結合強度大于35MPa，表面硬度大于HRC60，其具有優(yōu)良的耐磨性能和耐海水腐蝕性能。

3）水平軸的Φ65軸頸面和主軸上端的Φ80軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨涂層，進一步提高其耐磨性。

4 技術改進方案的特點

4.1 工藝結構改進上主要有以下特點：

1）提高主軸和水平輸入軸軸頸面的耐磨性，特別是要耐泥沙類顆粒狀介質的磨損，同時要確保耐海水腐蝕。

2）提高主軸下軸套的耐磨性，特別是要耐泥沙類顆粒狀介質的磨損，同時要確保耐海水腐蝕。

3）改進主軸下端的密封結構，盡可能杜絕泥沙類介質進入轉動軸頸面內，創(chuàng)造理想的工況條件。

4）即使幾年后，主軸下軸頭和下軸套出現了磨損，也能在現場方便地更換，而不必將整臺二次濾網拆出返回制造廠大修。

4.2 材質改進主要有以下特點：

1）主軸和水平軸的軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷涂層，該涂層是由Al2O3+13%TiO2組成的一種復合氧化物陶瓷粉末材料，呈藍黑色。該涂層厚度一般0.25～0.30mm，組織非常致密，幾乎沒有穿透性氣孔；采用等離子弧噴涂工藝，與基材的結合強度大于35MPa，在應力和磨料的作用下不易產生顆粒剝落現象；硬度大于HRC60，能加工出非常好的表面光潔度，表現出非常高的耐磨性能。該涂層具有優(yōu)良的耐磨粒磨損、硬面磨損、微震磨損、耐化工介質腐蝕和海水腐蝕性能，廣泛應用于泥漿泵柱塞、泵機械密封件、水力渦輪機葉片、造紙用軋輥、紡織機絲道、沖床曲軸和襯套等部件的噴涂等。在華能汕頭電廠二次濾網和廣東陽西電廠二次濾網上也已得到了應用，其中華能汕頭電廠二次濾網連續(xù)投用至今已近4年，傳動系統(tǒng)運行平穩(wěn)、正常。

2）主軸下軸套選用美國格瑞維特（Greene Tweed）公司生產的AR1耐磨熱塑性塑料，使用壽命可達4年以上。該材料是用碳纖維與聚合體基材熔融復合而成，組織成網狀結構，具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料，同時擁有與PTFE相近的卓越抗化學腐蝕性能，耐海水腐蝕，可適應室溫至49℃的高溫，廣泛應用于污水泵、海水泵中的襯套、管線泵軸承和碗口耐磨環(huán)等，在大亞灣核電站也已得到了應用。耐磨性測試表明，其具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料。

5 結束語

原二次濾網，當主軸下端軸頸和軸套磨損后需要檢修時，檢修工作量巨大，檢修時間長，由于設備結構和現場環(huán)境限制，需要整體拆除和解體，同時還需對相關的管道設備進行拆除，而且對場地的要求占用較高，配合工種包括架子，起重，焊接，防腐和工業(yè)防護人員等，人員眾多，所拆除的輔助設備還要投入密封件和緊固件更換，相關的防腐恢復；對周邊的設備影響也很大，每次的拆除容易造成相關的管道泄漏。技術改進后的二次濾網，不再需要整體拆除解體， 從下部管道的人孔進入，即能更換主軸下軸頭和軸套，即方便了檢修，節(jié)省了大量的檢修時間，人工和場地，同時節(jié)省了大量檢修費用，對機組的安全運行也有很大的保障。

R11二次濾網的技術改進，經過全體同志的努力，比計劃提前3天完成。

【參考文獻】

[1]李金桂.腐蝕控制設計手冊第9章[M].化學工業(yè)出版社，2006（1）.

[2]熱噴涂陶瓷粉末[Z].哈爾濱工業(yè)大學噴涂研究中心.

[責任編輯：侯天宇]