凝汽式汽輪機(jī)二次濾網(wǎng)故障分析與改進(jìn)措施

朱 曜，楊 君

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠(chǎng)，上海 200241）

二次濾網(wǎng)的作用是攔住水中污物、保持凝汽器水室處于清潔狀態(tài)，是凝汽式汽輪機(jī)的清潔衛(wèi)士；二次濾網(wǎng)是輔助設(shè)備，如果濾網(wǎng)被堵被卡，會(huì)使凝汽器真空下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。目前，黃浦江水受污染比較嚴(yán)重，水面不時(shí)有垃圾和水葫蘆漂浮，水質(zhì)渾濁，加上小魚(yú)小蝦小蟹游竄，使得二次濾網(wǎng)頻繁啟動(dòng)清掃，引發(fā)清掃設(shè)備故障，成為影響發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的設(shè)備之一。

1 二次濾網(wǎng)

1）濾網(wǎng)結(jié)構(gòu) 凝汽器進(jìn)水管裝有ZXL-1800-Ⅱ型錐形機(jī)械旋轉(zhuǎn)二次濾網(wǎng)（見(jiàn)圖1），采用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)反沖式結(jié)構(gòu)，由殼體、不銹鋼網(wǎng)芯、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、減速機(jī)、強(qiáng)排污裝置等主要部件組成。濾網(wǎng)進(jìn)口設(shè)計(jì)成線(xiàn)型錐頭，確保循環(huán)水能平滑流暢通過(guò)，并采用PLC微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行日常清洗。

圖1 二次濾網(wǎng)

2）工作原理 經(jīng)過(guò)攔污柵和一次濾網(wǎng)過(guò)濾的循環(huán)水中仍含有不少懸浮物和泥沙等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)循環(huán)水泵進(jìn)入二次濾網(wǎng)再次過(guò)濾。當(dāng)水中懸浮物、塑料薄膜等雜質(zhì)，在濾網(wǎng)表面附著一定數(shù)量，導(dǎo)致濾網(wǎng)的內(nèi)外水壓差值超過(guò)正常值時(shí)，PLC微機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)排污設(shè)備投入工作，將附著物排出二次濾網(wǎng)；當(dāng)濾網(wǎng)的內(nèi)外水壓差值恢復(fù)到正常值時(shí)，PLC微機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)閉排污設(shè)備，停止清掃。如此循環(huán)清掃，直至完成整個(gè)過(guò)濾排污工作。

2 二次濾網(wǎng)故障分析

2.1 故障原因

1）黃浦江潮位低 追溯黃浦江多年的潮位、水溫、水質(zhì)數(shù)據(jù)及查閱濾網(wǎng)清掃日志，發(fā)現(xiàn)一天不同時(shí)段的二次濾網(wǎng)堵塞次數(shù)是不同的，但具有一定的規(guī)律。因此，可以認(rèn)為二次濾網(wǎng)發(fā)生故障與黃浦江的潮位高低有關(guān)。例如：2011年1月至3月期間，二次濾網(wǎng)投自動(dòng)運(yùn)行時(shí)黃浦江潮位與垃圾阻塞次數(shù)統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 潮位與垃圾阻塞統(tǒng)計(jì)

對(duì)比表1中數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2月份黃浦江潮位落差最大值為1.04 m。也就是說(shuō)，當(dāng)黃浦江潮位較低時(shí)，由于江面接近攔污柵的底部，會(huì)在進(jìn)水時(shí)將更多的漂浮物和水生物帶入循環(huán)水母管，從而造成二次濾網(wǎng)來(lái)不及排污而被堵塞。

通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)排污量的統(tǒng)計(jì)，得出一旦垃圾量較大造成循泵濾網(wǎng)阻塞超出1次／h時(shí)，就容易發(fā)生二次濾網(wǎng)故障。

2）受循泵啟動(dòng)影響 依據(jù)二次濾網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)規(guī)程要求，二次濾網(wǎng)的內(nèi)外差壓值不得超過(guò)18.0 kPa。根據(jù)2011年2月份每周三啟動(dòng)循泵數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)月黃浦江的潮位變換，整理出輪換啟動(dòng)循泵的次數(shù)如表2所示。

從表2可看出，無(wú)論當(dāng)時(shí)黃浦江潮位在何位置，只要啟動(dòng)循泵，二次濾網(wǎng)均發(fā)出報(bào)警信號(hào)，顯示二次濾網(wǎng)內(nèi)外差壓很大，均超過(guò)18.0 kPa。這是因?yàn)檠脝?dòng)時(shí)水流量突然增大，使水上垃圾迅速流向?yàn)V網(wǎng)，造成二次濾網(wǎng)內(nèi)外差壓大現(xiàn)象。

從表2還可看出，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的網(wǎng)板碎片隨著循環(huán)水流入循環(huán)水管道，因網(wǎng)板碎片體積較大，無(wú)法通過(guò)二次濾網(wǎng)網(wǎng)板孔眼，在經(jīng)過(guò)二次濾網(wǎng)排污門(mén)時(shí)被卡在排污門(mén)處，導(dǎo)致二次濾網(wǎng)內(nèi)外差壓進(jìn)一步增大。

表2 輪換啟動(dòng)循泵次數(shù)

總之，在考慮潮位因素的同時(shí)，要多加注意循泵的啟動(dòng)策略。

3）二次濾網(wǎng)清洗能力差 依據(jù)二次濾網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)規(guī)程要求，正常運(yùn)行時(shí)二次濾網(wǎng)的內(nèi)外差壓約為8.0 kPa。2012年2月份，對(duì)二次濾網(wǎng)清洗后的內(nèi)外差壓值匯總，如表3所示。

表3 二次濾網(wǎng)清洗后內(nèi)外差壓

從表3可看出，在黃浦江潮位和循泵啟動(dòng)的狀況下，機(jī)11的2臺(tái)二次濾網(wǎng)清洗后的壓差值要比機(jī)12大，大多超過(guò)了8.0 k Pa標(biāo)準(zhǔn)值。機(jī)12的2臺(tái)二次濾網(wǎng)清洗后的內(nèi)外差壓值的范圍為6.6～8.6 k Pa，處在8.0 k Pa標(biāo)準(zhǔn)值附近。由此得出，機(jī)11二次濾網(wǎng)的清洗能力較差。

4）二次濾網(wǎng)控制方式 對(duì)濾網(wǎng)壓差進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，正常運(yùn)行時(shí)的壓差為5.0～7.0 k Pa。當(dāng)壓差達(dá)到16.0 kPa動(dòng)作值時(shí)，PLC微機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)二次濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行反洗并打開(kāi)排污門(mén)，開(kāi)啟時(shí)間約為20 s。

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)循泵開(kāi)啟后，瞬時(shí)水流造成大量垃圾沖向二次濾網(wǎng)并吸附在上面。由于濾網(wǎng)自動(dòng)控制時(shí)只有當(dāng)壓差為16.0 kPa時(shí)才會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，這就導(dǎo)致啟動(dòng)濾網(wǎng)時(shí)，濾網(wǎng)已被較多垃圾吸附，無(wú)法及時(shí)排出，造成垃圾越積越多，壓差越來(lái)越大，最終堵塞濾網(wǎng)甚至跳閘。對(duì)濾網(wǎng)自動(dòng)控制時(shí)的壓差進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出時(shí)間與壓差的關(guān)系成正相關(guān)。

這就說(shuō)明，在自動(dòng)控制方式時(shí)，當(dāng)壓差超過(guò)16.0 kPa時(shí)，雖然啟動(dòng)二次濾網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)并打開(kāi)排污門(mén)，但是二次濾網(wǎng)的壓差并沒(méi)有隨著時(shí)間的推移而下降，反而逐漸上升，最終導(dǎo)致二次濾網(wǎng)堵塞。

5）二次濾網(wǎng)排污管排污能力差 二次濾網(wǎng)排污管接在循環(huán)水出水門(mén)前，正常運(yùn)行時(shí)出水門(mén)并不全開(kāi)，一般開(kāi)度為35°～50°，冬天約為30°或者更小，這就影響到二次濾網(wǎng)的排污能力。

3 技改措施

3.1 開(kāi)啟循泵策略

1）提早10～15 min啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng) 這是因?yàn)樾D(zhuǎn)濾網(wǎng)清洗時(shí)間短，還未清洗干凈循泵就啟動(dòng)，容易造成大量垃圾沖擊旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)。輕則會(huì)使垃圾漏入循環(huán)水母管，影響二次濾網(wǎng)差壓；重則造成旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)板破碎，大量垃圾從網(wǎng)板破碎處流入循環(huán)水系統(tǒng)，造成二次濾網(wǎng)內(nèi)外差壓增大。尤其是旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的碎片容易使二次濾網(wǎng)的排污門(mén)卡住，引發(fā)二次濾網(wǎng)故障。總之，在啟動(dòng)循泵前要有足夠的時(shí)間清洗二次濾網(wǎng)。不同時(shí)間清洗旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表4所示。

表4 不同時(shí)間清洗旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)

從表4可看出，啟動(dòng)循泵前提早10～15 min啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的清洗效果比較好。問(wèn)題是提早時(shí)間越長(zhǎng)，輔機(jī)消耗的電量也越多。因此，綜合考慮各種方案，確定提早10 min為最佳控制策略。實(shí)施這種控制策略后，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的網(wǎng)板無(wú)破損，不會(huì)有大量垃圾漏入循環(huán)水母管，從而保證了二次濾網(wǎng)的內(nèi)外差壓及排污門(mén)的正常工作，同時(shí)也減少了二次濾網(wǎng)的清洗次數(shù)。

2）潮位高時(shí)開(kāi)啟循泵 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，要在黃浦江潮位高時(shí)開(kāi)啟循泵，可以減少垃圾量。

3.2 調(diào)整清洗方式

在循泵切換前，調(diào)整二次濾網(wǎng)由自動(dòng)清洗控制方式切換至手動(dòng)清洗控制方式。這是因?yàn)槎螢V網(wǎng)在自動(dòng)清洗時(shí)，只有當(dāng)差壓大于16.0 kPa才會(huì)清洗。啟動(dòng)循泵后，由于垃圾突然增多，自動(dòng)清洗方式失效，等二次濾網(wǎng)開(kāi)始清洗時(shí)差壓已經(jīng)很高了。為此，啟動(dòng)循泵前要將二次濾網(wǎng)由自動(dòng)清洗方式切至手動(dòng)清洗方式，同時(shí)開(kāi)足排污閥，用以保證濾網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)和排污暢通。

調(diào)整清洗方式后，在啟動(dòng)循泵時(shí)對(duì)二次濾網(wǎng)差壓進(jìn)行比較，結(jié)果2臺(tái)300 MW機(jī)組的二次濾網(wǎng)差壓都有所下降，低于18.0 k Pa報(bào)警值。多次啟動(dòng)循泵，二次濾網(wǎng)再無(wú)報(bào)警現(xiàn)象。

3.3 調(diào)整出水門(mén)開(kāi)度

二次濾網(wǎng)的工作原理是利用排污閥后管道內(nèi)與二次濾網(wǎng)前壓力差將二次濾網(wǎng)上的垃圾吸走排出。排污管接在凝汽器循環(huán)水出水門(mén)后，其清洗能力與循環(huán)水出水門(mén)的開(kāi)度有著直接關(guān)系，即循環(huán)水出水門(mén)開(kāi)度越小，出水門(mén)后與二次濾網(wǎng)前壓差越大，二次濾網(wǎng)的清洗能力就越好。針對(duì)機(jī)11二次濾網(wǎng)清洗能力差的問(wèn)題，決定在確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)性的前提下，關(guān)小機(jī)11循環(huán)水出水門(mén)。調(diào)整循環(huán)水出水門(mén)開(kāi)度數(shù)據(jù)，如表5所示。

表5 調(diào)整循環(huán)水出水門(mén)開(kāi)度

利弊權(quán)衡后，將機(jī)11循環(huán)水出水門(mén)的開(kāi)度設(shè)為50°。通過(guò)這個(gè)措施，既提高了機(jī)11二次濾網(wǎng)的清洗能力，使得清洗后的濾網(wǎng)內(nèi)外差壓值小于8.0 k Pa標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)也不影響清洗設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.4 改進(jìn)后效果

實(shí)施新的控制策略和優(yōu)化措施后，取得了較好的效果。2011第三季度，4臺(tái)300 MW機(jī)組二次濾網(wǎng)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)，如表6所示。

表6 二次濾網(wǎng)故障次數(shù)

由表6可看出，實(shí)施新的控制策略和優(yōu)化措施后，明顯減少了故障次數(shù)，節(jié)約了大量的人力物力。通過(guò)解決二次濾網(wǎng)故障次數(shù)多的問(wèn)題，在減小二次濾網(wǎng)差壓的同時(shí)略微提高了凝汽器真空，從而提升了300 MW機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語(yǔ)

以降低設(shè)備的故障次數(shù)、提高運(yùn)行效率為目標(biāo)，從故障發(fā)生時(shí)間和原因入手，逐一找出解決問(wèn)題的方法，尤其是對(duì)啟動(dòng)方式的調(diào)整、潮位的選擇，通過(guò)多次試驗(yàn)和優(yōu)化，最終確定改進(jìn)后的控制策略。通過(guò)對(duì)二次濾網(wǎng)故障的消缺，體會(huì)到在日常運(yùn)行維護(hù)中，千萬(wàn)不要把二次濾網(wǎng)的堵塞事件看成是個(gè)小問(wèn)題。倘若不及時(shí)解決問(wèn)題，它將嚴(yán)重影響燃煤供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行。