某電廠安全廠用水系統(tǒng)鼓型濾網(wǎng)運(yùn)行故障淺析

劉泳

【摘 要】某電廠安全廠用水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的正常、可靠關(guān)乎某電廠機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。本文重點(diǎn)介紹鼓型濾網(wǎng)平時(shí)容易出現(xiàn)的老問(wèn)題和近期的一些新問(wèn)題，分析原因，探討解決辦法和改進(jìn)措施，希望對(duì)本系統(tǒng)以后的正常運(yùn)行有所裨益。

【關(guān)鍵詞】安全廠用水系統(tǒng)；運(yùn)行；鼓型濾網(wǎng)；故障；經(jīng)驗(yàn)反饋

0 前言

安全廠用水系統(tǒng)能夠?qū)⒃O(shè)備冷卻水系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱RRI系統(tǒng)）收集的熱負(fù)荷傳送至海水。該系統(tǒng)即是冷卻系統(tǒng)的一部分，又具有安全功能：能夠在發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行和事故情況時(shí)，把從安全有關(guān)系統(tǒng)、構(gòu)筑物、部件收集的熱負(fù)荷傳送至海水。該系統(tǒng)內(nèi)大部分設(shè)備運(yùn)行時(shí)與海水直接接觸，且某電廠所處海域泥沙含量高，導(dǎo)致該系統(tǒng)內(nèi)大部分設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境惡劣。該系統(tǒng)內(nèi)負(fù)責(zé)粗過(guò)濾海水和除污的鼓型濾網(wǎng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)重，故障率高，對(duì)電廠機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。

1 系統(tǒng)運(yùn)行

1.1 系統(tǒng)流程

安全廠用水系統(tǒng)由兩個(gè)實(shí)體隔離且獨(dú)立的回路構(gòu)成A、B兩個(gè)系列。該系統(tǒng)取水口低于海平面5.82米，從兩條DN1200的鋼筋混凝土內(nèi)襯玻璃鋼管的隧道抽取海水。海水通過(guò)近300米的隧道進(jìn)入海水泵房，由攔污柵、格柵除污機(jī)、鼓型濾網(wǎng)等設(shè)備進(jìn)行粗過(guò)濾和除污，去除海水中的部分雜物。海水泵房?jī)?nèi)配備四臺(tái)安全廠用水系統(tǒng)的鼓型濾網(wǎng)，每臺(tái)鼓型濾網(wǎng)上游分別設(shè)置一臺(tái)檢修閘門。

1.2 系統(tǒng)設(shè)備

安全廠用水系統(tǒng)內(nèi)海水經(jīng)格柵除污機(jī)進(jìn)入鼓型濾網(wǎng)，鼓型濾網(wǎng)的作用是去除海水中細(xì)小雜物，以確保系統(tǒng)設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。鼓型濾網(wǎng)直寬為1.8米，直徑為19米，網(wǎng)孔為3*3毫米。鼓型濾網(wǎng)主要由小齒輪、沖洗裝置、鼓骨架外側(cè)的齒圈、驅(qū)動(dòng)裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)、陰極保護(hù)塊、鼓骨架、主軸、密封裝置等部件裝置構(gòu)成，如圖1所示。正常運(yùn)行時(shí)由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)小齒輪，鼓骨架外側(cè)的齒圈與小齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)鼓型濾網(wǎng)以設(shè)計(jì)線速度的轉(zhuǎn)動(dòng)。

鼓型濾網(wǎng)由實(shí)心主軸和裝設(shè)在主軸上的鼓骨架、輪轂、密封裝置等組成，正常運(yùn)行時(shí)雙面進(jìn)水，鼓形旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)固。鼓型濾網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)由雙速電機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸、小齒輪、鼓骨架外側(cè)的齒圈等配合完成。主軸采用調(diào)心滾珠軸承支撐，配備潤(rùn)滑系統(tǒng)連續(xù)添加潤(rùn)滑油脂。鼓型濾網(wǎng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，海水經(jīng)鼓網(wǎng)鼓骨架內(nèi)側(cè)，通過(guò)網(wǎng)板向外側(cè)流動(dòng)。

沖洗裝置由反沖洗水泵，反沖洗過(guò)濾器和沖洗管線以及噴嘴組成。反沖洗水泵從吸水暗渠吸水，對(duì)鼓型濾網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)沖洗，以去除鼓型濾網(wǎng)網(wǎng)板上殘留的細(xì)小沙粒、雜物等。每臺(tái)鼓型濾網(wǎng)分別配有兩套反沖洗水裝置，一用一備。在反沖洗管路上另有一根支管，對(duì)吸水暗渠進(jìn)行沖洗攪混。

當(dāng)鼓型濾網(wǎng)內(nèi)外壓差值小于0.2米水柱時(shí)，以低速模式運(yùn)轉(zhuǎn)（線速度5米/分鐘）。當(dāng)設(shè)在鼓型濾網(wǎng)前后的三組壓差探測(cè)器其中兩組顯示大于等于0.2米水柱時(shí)，鼓型濾網(wǎng)以高速模式運(yùn)轉(zhuǎn)（線速度為15米/分鐘）；當(dāng)三組壓差探測(cè)器其中兩組顯示壓差值小于0.2米水柱時(shí)，鼓型濾網(wǎng)經(jīng)320秒延時(shí)（相當(dāng)于再轉(zhuǎn)動(dòng)11/3轉(zhuǎn)），由高速模式切換至低速模式運(yùn)轉(zhuǎn)。如果壓差值大于等于0.3米水柱時(shí)，向主控室發(fā)出第一次報(bào)警，此時(shí)由運(yùn)行人員對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行檢查。如果壓差值大于等于0.5米水柱時(shí)，向主控室發(fā)出第二次報(bào)警。

2 經(jīng)常發(fā)生的故障及分析

2.1 鼓型濾網(wǎng)齒輪故障及改進(jìn)方案

鼓型濾網(wǎng)由傳動(dòng)軸上的小齒輪與鼓骨架外側(cè)的齒圈嚙合帶動(dòng)鼓型濾網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，鼓骨架外側(cè)的齒圈常年在泥沙含量較高的海水中運(yùn)行。雖然反沖洗水有連續(xù)對(duì)齒圈進(jìn)行沖洗的作用，但反沖洗水水源也為泥沙含量較高的海水，所以齒圈上不可避免的殘留了細(xì)小沙粒等雜質(zhì)。運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)齒輪、齒圈磨損，嚴(yán)重時(shí)影響鼓型濾網(wǎng)的正常運(yùn)行。

在鼓型濾網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境及工況均無(wú)法改變的情況下，要減少齒輪、齒圈的故障次數(shù)，就必須找到降低齒輪、齒圈磨損烈度，減緩磨損速率的方法。筆者從改進(jìn)齒輪齒圈尺寸，改進(jìn)材料等方面進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，與電廠內(nèi)外部專家進(jìn)行研討，最終確定的改進(jìn)方案為：將齒輪、齒圈由原碳鋼材質(zhì)換型為MC尼龍材質(zhì)。該材質(zhì)具有比傳統(tǒng)金屬齒輪耐疲勞、慣性低、耐腐蝕、耐磨、抗沖擊、可無(wú)潤(rùn)滑運(yùn)行、運(yùn)行噪音低等優(yōu)點(diǎn)。由于MC尼龍材料的硬度低于碳鋼，對(duì)于精度較高的細(xì)小沙粒、雜物等具有較好的包容能力，可以有效減少該類物質(zhì)帶來(lái)的磨損。采用彈性模量和泊松比不同的材料制造齒輪、齒圈，能夠較大地降低齒面的接觸應(yīng)力，提高齒面抗膠合、耐磨損能力，減小了齒面的磨損，適合應(yīng)用在泥沙含量較高的海水工況下。

2.2 鼓型濾網(wǎng)斜拉筋介紹及斷裂誘因

鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)有二十根主輻條，每根主輻條兩側(cè)各有一根斜拉筋，共計(jì)40根斜拉筋，如圖2所示。

正常運(yùn)行時(shí)，如鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)斜拉筋發(fā)生斷裂，斷裂位置大部分在拉筋與主軸的螺紋連接處，如圖3所示。

拉筋斷裂位置均靠近螺紋的上部，從幾何形狀上和拉筋整體受力上來(lái)看，此處拉筋應(yīng)力最大，結(jié)合受力分析，拉筋受到循環(huán)載荷作用，存在疲勞斷裂的受力源。鼓型濾網(wǎng)拉筋5年更換一次，鼓型濾網(wǎng)運(yùn)行一周大約12分鐘，在壽命內(nèi)，拉筋受到約219000次循環(huán)載荷，且循環(huán)載荷不大，屬于低周期低應(yīng)力疲勞斷裂，在這種情況下發(fā)生斷裂，主要是海水腐蝕環(huán)境誘發(fā)了斷裂。

3 小結(jié)

安全廠用水系統(tǒng)為安全相關(guān)系統(tǒng)，本系統(tǒng)設(shè)備的長(zhǎng)期正常穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于整個(gè)機(jī)組的安全性，經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的意義。系統(tǒng)內(nèi)鼓型濾網(wǎng)等設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，故障率較高，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應(yīng)增加對(duì)該類設(shè)備的關(guān)注，從內(nèi)因及外因等方面對(duì)已經(jīng)存在和可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析，及時(shí)消缺或改造換型。

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