李文偉

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

引言

某公司2 臺(tái)300 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器采用海水循環(huán)冷卻，冷卻系統(tǒng)共安裝有4 臺(tái)大流量二次濾網(wǎng)，用于過濾海洋生物和其它雜質(zhì)，提高機(jī)組熱效率，保證機(jī)組循環(huán)水可靠供應(yīng)（流程如圖1所示）。由于海水中貝類及雜物較多，特別是進(jìn)入夏季海生物繁殖更甚，二次濾網(wǎng)需保持高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成了二次濾網(wǎng)易損壞及故障多發(fā)。海水二次濾網(wǎng)屬于300 MW 機(jī)組重要輔機(jī)設(shè)備，一旦發(fā)生故障需機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行或停機(jī)處理，給公司造成較大經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)二次濾網(wǎng)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并采取改進(jìn)措施，從根本上解決二次濾網(wǎng)故障意義重大。

圖1 海水二次濾網(wǎng)工作流程圖

1 設(shè)備簡介

1.1 二次濾網(wǎng)工作原理

二次濾網(wǎng)所具備的特殊性能，源于降壓反洗（PR-BW），降壓反洗的工作流程如下。

反洗過程中，反洗轉(zhuǎn)子持續(xù)在整個(gè)濾網(wǎng)網(wǎng)面上轉(zhuǎn)動(dòng)。濾網(wǎng)上被轉(zhuǎn)子覆蓋區(qū)域內(nèi)的雜質(zhì)所承受的前后壓差下降。雜質(zhì)前后壓差下降的同時(shí)該區(qū)域水流反向，過濾水產(chǎn)生的反洗水流將雜質(zhì)沖離網(wǎng)板。

二次濾網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，實(shí)際工作時(shí)，未過濾的冷卻水首先進(jìn)入濾器A 側(cè)，經(jīng)由濾網(wǎng)有效過濾后，從B 側(cè)流出。雜質(zhì)滯留在濾網(wǎng)上，濾網(wǎng)兩側(cè)壓差增加。

圖2 二次濾網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)對(duì)濾網(wǎng)壓差進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，當(dāng)壓差達(dá)到某設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)濾網(wǎng)反洗。排污管一端連接排污閥，另一端連接低壓管段（下游段，與退水渠相連），管內(nèi)因此順勢產(chǎn)生一股強(qiáng)反向水流，帶動(dòng)反洗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)濾網(wǎng)得到有效清洗，雜質(zhì)直接進(jìn)入退水渠。

排水管管內(nèi)有水阻，因此濾網(wǎng)反洗所需的水流量僅為未過濾冷卻水流量的3%～8% 。

濾網(wǎng)反洗所需的水流量相對(duì)較小，因此濾網(wǎng)反洗的短暫過程不會(huì)對(duì)冷凝器的冷卻水供給產(chǎn)生不良影響。

1.2 二次濾網(wǎng)主要參數(shù)配置

殼體材質(zhì)：S235JRG2，襯膠;

公稱直徑：DN1600;

排污管直徑：DN250;

濾網(wǎng)：孔板式共12組，φ5 mm/ 中心距6 mm;

單臺(tái)濾網(wǎng)正常流量：17 496 t/h;

單臺(tái)濾網(wǎng)最大流量：20 000 t/h;

進(jìn)水壓力：0.12～0.16 MPa;

出水壓力（排污背壓）：0.06～0.09 MPa;

最小反洗流量：583 m3/h。

2 二次濾網(wǎng)歷史故障及原因分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，自有記錄以來，四年時(shí)間4臺(tái)海水二次濾網(wǎng)共發(fā)生9次故障，年均2次。

2.1 二次濾網(wǎng)故障情況統(tǒng)計(jì)及初步簡要原因分析

（1）排污管脫落3次

初步原因分析：濾網(wǎng)通過海水流量較大（約為4 861 kg/s），排污管長期在流動(dòng)復(fù)雜的海水沖擊下產(chǎn)生脫落。在出廠設(shè)計(jì)時(shí)存在設(shè)計(jì)缺陷，未充分考慮到二次濾網(wǎng)海水系統(tǒng)的實(shí)際情況，未對(duì)二次濾網(wǎng)排污管進(jìn)行加固處理。

臨時(shí)處理及預(yù)防措施：根據(jù)受力分析，對(duì)每個(gè)濾網(wǎng)排污管相隔120°焊接3 根不銹鋼管支撐。每年年修時(shí)重點(diǎn)檢查并更換支架。

（2）濾網(wǎng)損壞（濾網(wǎng)中部產(chǎn)生裂紋）1次

初步原因分析：單組濾網(wǎng)有效過流面積大于排污管的過流能力，這就造成設(shè)備反洗時(shí)在濾網(wǎng)截留雜質(zhì)較多情況下，雜質(zhì)不能完全排除，致使濾網(wǎng)的有效過流能力變小，原水側(cè)與凈水側(cè)壓差增大，最終導(dǎo)致濾網(wǎng)損壞。

臨時(shí)處理及預(yù)防措施：更換新濾網(wǎng)，每年停機(jī)年修時(shí)檢查濾網(wǎng)是否有變形損壞情況。

（3）排污斗卡澀不轉(zhuǎn)（排污斗外護(hù)角鋼變形，頂部與管道內(nèi)壁卡澀）2次

初步原因分析:夏季海洋生物多，排污工作量大，排污斗排污不順暢，貝殼類異物卡澀導(dǎo)致卡澀。

臨時(shí)處理及預(yù)防措施:通過對(duì)排污斗變形部位及濾網(wǎng)保持架打磨，將排污斗與濾網(wǎng)間隙增大5 mm。每年年修時(shí)重點(diǎn)檢查排污斗頂部間隙量是否合格。

（4）傳動(dòng)減速機(jī)和萬向軸連接處銷釘脫落2次

初步原因分析:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)萬向軸處銷子損壞主要由于濾網(wǎng)排污困難或排污運(yùn)行時(shí)間較長，銷子承受剪切力作用，斷裂或擠壓脫落，最終導(dǎo)致排污傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡死。

臨時(shí)處理及預(yù)防措施:對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)萬向軸處兩半式銷子進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

（5）排污斗螺栓脫落1次

初步原因分析:經(jīng)粗算二次濾網(wǎng)排污斗承受水壓力差造成的推力約40 kN 力且處在水流擾動(dòng)之下，排污斗緊固螺栓未采取防松措施。

臨時(shí)處理及預(yù)防措施:將排污斗緊固螺栓進(jìn)行點(diǎn)焊固定防松,每年停機(jī)年修時(shí)檢查螺栓是否有松動(dòng)。

2.2 二次濾網(wǎng)故障根本原因分析

從表面上看，故障原因主要是海水流量大，沖擊擾動(dòng)力大，濾網(wǎng)強(qiáng)度不夠，排污管、排污斗和萬向聯(lián)軸節(jié)連接固定不牢等。從以往的處理結(jié)果看，都是一個(gè)故障點(diǎn)解決了，新的故障點(diǎn)又產(chǎn)生了，且故障點(diǎn)主要集中在排污管連接處、排污斗連接處和萬向聯(lián)軸節(jié)處，而這些部位正是受力較大的部位，是二次濾網(wǎng)的薄弱部位。當(dāng)一個(gè)薄弱部位被加強(qiáng)后，另一個(gè)薄弱部位就發(fā)生故障，所以從根本原因上分析，懷疑是二次濾網(wǎng)裝置本身存在缺陷，設(shè)計(jì)不夠合理，造成上述部位承受了本身承載能力以外的載荷。通過仔細(xì)深入分析，最終認(rèn)為二次濾網(wǎng)損壞的根本原因包括以下幾個(gè)方面：

(1)現(xiàn)有二次濾網(wǎng)無自動(dòng)反轉(zhuǎn)功能。一旦異物進(jìn)入排污斗與殼體之間的間隙，會(huì)造成排污斗與殼體卡澀，且排污斗單方向旋轉(zhuǎn)時(shí)容易造成越卡越緊。

(2)排污斗在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中被異物卡?。ㄓ绕涫窃跒V網(wǎng)組底部）使排污斗產(chǎn)生軸向位移，導(dǎo)致排污管固定端損壞并脫落。

(3)現(xiàn)有二次濾網(wǎng)在反清洗時(shí)，排污斗處于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，在每片濾網(wǎng)組沒有停留時(shí)間，反洗效果差。

(4)原廠家在設(shè)計(jì)過程中對(duì)二次濾網(wǎng)可能承受的載荷估計(jì)不足，對(duì)薄弱部位未采取特殊加強(qiáng)措施。

3 二次濾網(wǎng)優(yōu)化改進(jìn)方案

結(jié)合故障原因分析，制定了以下改進(jìn)方案以徹底根治原二次濾網(wǎng)故障頻發(fā)問題。

（1）采用分度定位的排污方式，使排污斗在每片濾網(wǎng)組的排污過程中給予充分的停頓時(shí)間，以保證每次反清洗都能徹底清除濾網(wǎng)所截留雜質(zhì)。排污結(jié)束后使排污斗停留在12點(diǎn)位置，避免排污斗停留在底部時(shí)雜物進(jìn)入排污斗與殼體徑向間隙中。

（2）采用扭矩控制系統(tǒng)，使得排污斗在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)遇有嚴(yán)重卡滯現(xiàn)象時(shí)，能自動(dòng)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)越卡越緊現(xiàn)象。

（3）二次濾網(wǎng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用垂直軸錐齒輪傳遞動(dòng)力，傳遞動(dòng)力簡單可靠，徹底解決萬向軸連接結(jié)構(gòu)中銷釘容易脫落、斷裂問題。

（4）將網(wǎng)片數(shù)量由原來的12 組增加至20 組，以此減小單個(gè)網(wǎng)片的面積，保證網(wǎng)片的過流能力小于排污管的過流能力，并且將現(xiàn)有排污管D250 改為D300，利于排污順暢。

（5）排污斗與濾網(wǎng)保持架之間增加橡膠密封條，防止雜物進(jìn)入排污斗與保持架端面間隙內(nèi)。

（6）通過增加每片濾網(wǎng)組的弧度來增大過水面積，降低流速，使更多的雜物處于懸浮狀態(tài)，而不是緊壓濾網(wǎng)，這樣反洗時(shí)雜物更容易去除。同時(shí)將靠近殼體的濾網(wǎng)制作成斜面，使異物更容易掉落。

4 結(jié)束語

凝汽器海水二次濾網(wǎng)發(fā)生故障后，對(duì)機(jī)組負(fù)荷影響較大，直接關(guān)系到發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)二次濾網(wǎng)歷史故障的梳理分析，結(jié)合故障產(chǎn)生的根源，對(duì)二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)及工作過程進(jìn)行了改進(jìn)并付諸實(shí)施。改進(jìn)后的新二次濾網(wǎng)于2018年安裝投入使用，至今再未發(fā)生過故障，改進(jìn)方案是成功的。