某沿海電廠旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)失效原因分析及改進(jìn)措施

徐海榮

(浙江浙能溫州發(fā)電有限公司, 浙江 溫州 325602)

0 引言

某電廠四期共建設(shè)二臺(tái)660 MW機(jī)組，配置四臺(tái)循環(huán)水泵，在每臺(tái)循泵入口各安裝一套框架式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)水流量14.16 m3/s，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水位差2 500 mm，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)校核水位差3 000 mm，當(dāng)濾網(wǎng)前后水位差達(dá)到200 mm(±100 mm可調(diào))時(shí)，沖洗水泵自啟動(dòng)，經(jīng)10s(可調(diào))后，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)自啟動(dòng)。另外設(shè)了水位差高保護(hù)，該保護(hù)當(dāng)濾網(wǎng)前后水位差超過(guò)300 mm時(shí)報(bào)警，達(dá)到600 mm時(shí)跳閘旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)能有效攔截清除海水中夾帶入的垃圾、水草污物和各種漂浮物，以保證循環(huán)水泵的安全運(yùn)行。框架板框式結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，主要由以下部件組成(如圖1：旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖): 傳動(dòng)裝置由行星齒輪及蝸輪蝸桿、能正反轉(zhuǎn)雙速減速機(jī)組成，鏈條伸長(zhǎng)及超載安全保護(hù)裝置，當(dāng)網(wǎng)板卡澀或重載時(shí)鏈條伸長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度，跳閘旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)。蝸輪減速機(jī)、鏈條導(dǎo)軌與網(wǎng)板組成整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，網(wǎng)板與網(wǎng)板之間采用圓弧嚙合式的機(jī)械自密封結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌與網(wǎng)板間采用彈性自密封裝置，由側(cè)封板、尼龍密封條、彈性不銹鋼板組成，可有效阻隔了垃圾進(jìn)入導(dǎo)軌，密封性能可靠。全封閉式上部機(jī)架鋼結(jié)構(gòu)和罩殼、帶噴嘴沖洗水管系統(tǒng)、就地電氣控制箱(液位計(jì))、各種連接附件。

圖1 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

從甌江海水(作為循環(huán)冷卻水)通過(guò)引水隧洞、前池、檢修閘門、攔污柵到旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，由旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)過(guò)濾后的循環(huán)冷卻水由循環(huán)水泵升壓到廠房。根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)資料，本工程水域含沙量較大。大潮漲潮期垂線平均含沙量在1.56～2.98 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在1.24～3.52 kg/m；中潮漲潮期垂線平均含沙量在1.28～3.34 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在1.31～5.01 kg/m；小潮漲潮期垂線平均含沙量在0.219～1.08 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在0.199～1.15 kg/m。特別需要指出的是引水隧洞靠近當(dāng)?shù)貎?nèi)河排水口，當(dāng)內(nèi)河放水時(shí)有較多的生活垃圾進(jìn)入引水隧洞。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)安裝布置運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高：6.5 m，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)安裝底板標(biāo)高：-12.00 m，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)進(jìn)水流道寬度：5.50 m,設(shè)計(jì)高水位：5.65 m,設(shè)計(jì)低水位：-4.00 m?？蚣苁叫D(zhuǎn)濾網(wǎng)為外進(jìn)內(nèi)出側(cè)面進(jìn)水形式(見(jiàn)圖2：旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)俯視及進(jìn)水方式), 制造標(biāo)準(zhǔn)按DL/T458-1999《板框式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)清污機(jī)》。

圖2 旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)俯視及進(jìn)水方式

第一臺(tái)循泵投入運(yùn)行不長(zhǎng)時(shí)間，#8A旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)出現(xiàn)了鏈條伸長(zhǎng)報(bào)警鋼絲蠅被卷進(jìn)鏈板中，鋼絲繩扯斷。直接導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)卡澀引起電機(jī)過(guò)載跳閘。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)總共有十多塊網(wǎng)板不同程度扭曲變形，之后用專用工具對(duì)變形較小的網(wǎng)板整形到廠家要求尺寸范圍，變形扭曲嚴(yán)重網(wǎng)板報(bào)廢更換處理，鋼絲蠅清理出來(lái)后，調(diào)試正常投入運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)其它部分并沒(méi)發(fā)現(xiàn)大的故障。

旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)不久再次發(fā)生徹底故障癱瘓，當(dāng)時(shí)位于泵房?jī)?nèi)循環(huán)水泵入口的檢修人孔門因網(wǎng)板突然脫軌，大量海水涌上運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)電機(jī)過(guò)載保護(hù)跳閘停運(yùn)。初步分析旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)底部可能重大損壞，決定放下前池閘門抽水檢查。發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)底弧坎基本上沒(méi)有損壞，但底部第一、第二個(gè)框架損壞嚴(yán)重，從兩側(cè)進(jìn)水往出水側(cè)方向框架壓癟，而第三、第四個(gè)框架也有不同程度變形，兩側(cè)網(wǎng)板從第一、第二個(gè)框架靠泵側(cè)位置導(dǎo)軌脫離，形成兩塊很大缺口。網(wǎng)板及其它一些部件也不同程度損壞。

1 失效原因分析

旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)出現(xiàn)事故當(dāng)天恰遇大潮，同時(shí)離前池入口不遠(yuǎn)處內(nèi)河正在放水，垃圾大量從前池到旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，增加了濾轉(zhuǎn)濾網(wǎng)負(fù)擔(dān)，在濾轉(zhuǎn)濾網(wǎng)清洗效果不理想時(shí)，在網(wǎng)板上附著了大量沒(méi)有清洗下來(lái)的垃圾，在網(wǎng)板進(jìn)水與出水兩側(cè)形成較大水位差，當(dāng)水位差達(dá)到一定值時(shí)，首先導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)因負(fù)載過(guò)大無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)而停運(yùn)，而當(dāng)停運(yùn)之后導(dǎo)致垃圾不斷加速累積，當(dāng)網(wǎng)板無(wú)法承受異常壓差就從導(dǎo)軌脫落，海水短時(shí)間內(nèi)大流量涌進(jìn)循環(huán)水泵入口。綜合當(dāng)時(shí)各方面信息來(lái)看，網(wǎng)板前后水位差約有2米多，這樣網(wǎng)板兩側(cè)則形成壓力p=ρh(差)=1 025×2=2 050 Kg/m2，接近濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)最大設(shè)計(jì)水位差。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)剛投入初期水位變送器并沒(méi)有投入運(yùn)行，使得失去了對(duì)水位的監(jiān)視，而設(shè)備本身帶的蝸輪減速機(jī)安全過(guò)載保護(hù)裝置也沒(méi)安裝完成，當(dāng)減速機(jī)因負(fù)載過(guò)大帶不動(dòng)濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)法向運(yùn)行人員提供報(bào)警信號(hào)，也未能及時(shí)采取措施。

下面對(duì)四期全板框式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)方面進(jìn)行探索，為今后完善改進(jìn)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)提供一些探索。

1)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)技術(shù)協(xié)議簽訂內(nèi)容方面，制造廠家供貨的設(shè)備并沒(méi)有與協(xié)議有明顯不附，技術(shù)協(xié)議型號(hào)XKC-3500，按DL/T458-1999《板框式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)清污機(jī)》解釋，這個(gè)型號(hào)為全框架式結(jié)構(gòu)。全框架式結(jié)構(gòu)在水室兩側(cè)全高度預(yù)埋∏形定位槽，框架式軌道按三米分段組裝，插入定位槽內(nèi)，每段之間用螺栓聯(lián)接，底弧軌與框架焊接成整體，構(gòu)成網(wǎng)板運(yùn)轉(zhuǎn)軌道。其優(yōu)點(diǎn)：框架式導(dǎo)軌可以分段吊出水室進(jìn)行維修，預(yù)埋∏形定位槽安裝精度要求不高，側(cè)向密封問(wèn)題比較容易解決。但缺點(diǎn)是框架導(dǎo)軌耗用鋼材多，工藝復(fù)雜、造價(jià)高，增加了水流阻力。全框架式結(jié)構(gòu)另一個(gè)缺陷在這幾次故障也得到體現(xiàn)，高的水位差對(duì)網(wǎng)板產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)很大作用力，網(wǎng)板名義長(zhǎng)度是3 500 mm，這么長(zhǎng)的網(wǎng)板在中間位置高壓差下，容易因強(qiáng)度不足而變形，很容易向內(nèi)凹進(jìn)去而與框架碰擦。如果水位差進(jìn)一步增大，碰擦嚴(yán)重情況下首先旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)無(wú)法運(yùn)行導(dǎo)致過(guò)載，進(jìn)而網(wǎng)板會(huì)從軌道脫離壓垮框架。而從框架的結(jié)構(gòu)來(lái)分析，從幾次的故障來(lái)看整個(gè)框架也顯得單薄，雖然框架為桁架結(jié)構(gòu)，但不管在垂直方向還是水平方向都不是米字架，且構(gòu)件斷面也小，剛性不好且抗穩(wěn)定性也差，特別是抗壓能力差在事故中充分暴露出來(lái)。

2)網(wǎng)板與網(wǎng)板之間采用圓弧嚙合式的機(jī)械自密封結(jié)構(gòu)(如圖3：網(wǎng)板圓弧嚙合)。這種機(jī)械自密封結(jié)構(gòu)雖然平時(shí)維護(hù)量小，但是對(duì)3 500 mm長(zhǎng)的網(wǎng)板不大適用，這么長(zhǎng)的網(wǎng)板相對(duì)來(lái)說(shuō)本身剛性就差，稍有壓力就容易產(chǎn)生變形，網(wǎng)板變形之后在較小間隙圓弧嚙合處容易卡澀。制造工藝難度也大，需要專門模具用大功率擠壓機(jī)擠壓出來(lái)。另外當(dāng)兩塊網(wǎng)板圓弧之間當(dāng)有垃圾、樹(shù)枝進(jìn)入就會(huì)發(fā)生嚙合不暢情況。對(duì)比公司的二三旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)板結(jié)構(gòu)，網(wǎng)板之間用橡皮密封板來(lái)密封，就不存在上述提到的問(wèn)題，只要大修時(shí)檢查橡皮密封板是否老化，如有破損老化及時(shí)更換就可以。

圖3 網(wǎng)板圓弧嚙合

四期旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)網(wǎng)板為平板式，網(wǎng)面采用6.4×6.4 mm/Φ2.0不銹鋼編織網(wǎng)絲，但對(duì)3 500 mm長(zhǎng)、600 mm寬的且沒(méi)作加強(qiáng)設(shè)計(jì)網(wǎng)板來(lái)說(shuō)，平板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度顯然是偏弱的。一般網(wǎng)板做得短、窄則強(qiáng)度大，比如沙角C電廠的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的網(wǎng)板也是平板結(jié)構(gòu)，其為英國(guó)BRACKETT GREEN公司進(jìn)口，長(zhǎng)度2 600 mm,寬度270 mm，長(zhǎng)與寬比例合理相對(duì)來(lái)說(shuō)強(qiáng)度也就較高。國(guó)內(nèi)目前除了平板式網(wǎng)板之外，普遍采用較多弧形網(wǎng)板結(jié)構(gòu)(如圖4：弧形網(wǎng)板外形)，比較適合現(xiàn)在環(huán)境，弧形不銹鋼板沖孔形網(wǎng)板強(qiáng)度高、攔污能力強(qiáng)、攜污效果顯著、透水面積增大優(yōu)點(diǎn)(相比同是平板沖孔透水面積增大)[1]。

圖4 弧形網(wǎng)板外形

3)對(duì)進(jìn)水方式及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)布置等設(shè)計(jì)上疑問(wèn)：目前對(duì)外進(jìn)內(nèi)出或者內(nèi)進(jìn)外出，那種方式比較合理還是有爭(zhēng)論的，各有優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)該具體環(huán)境、工況條件及維修習(xí)慣決定適合那種進(jìn)水方式。其次就旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)與循泵之間間距設(shè)置，合理的間距有利于旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運(yùn)行安全，同時(shí)流速分布均勻，流態(tài)平穩(wěn)，不至于出現(xiàn)循環(huán)水泵入口產(chǎn)生渦流、回流、吸入空氣串等現(xiàn)象，但涉及到泵房場(chǎng)地及投資費(fèi)用局限，可以拓展比較有限。

4)而從運(yùn)行維護(hù)方面分析，需要完善旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)前后水位差壓變送器測(cè)點(diǎn)設(shè)置，水位壓差能及時(shí)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)反映給運(yùn)行人員。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)故障很大的原因與水位變化沒(méi)能很及時(shí)給運(yùn)行人員有關(guān)，而水位差變大之后，需要及時(shí)投入人工干預(yù)，清洗網(wǎng)板上沒(méi)有沖洗下來(lái)的垃圾。當(dāng)然這只是作為臨時(shí)特殊運(yùn)行方式，特別是水質(zhì)變化很大、內(nèi)河大量排放生活垃圾、甌江大潮情況時(shí)。

2 改進(jìn)措施

考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，土建基礎(chǔ)部分做大的改動(dòng)不太現(xiàn)實(shí)，對(duì)現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)徹底的改造就目前來(lái)說(shuō)認(rèn)為也不必要，盡管有這樣那樣的問(wèn)題，但全框架平板濾網(wǎng)在某些方面也有它優(yōu)點(diǎn)。為了今后能長(zhǎng)期安全運(yùn)行，先易后難原則，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)作如下的改進(jìn)：

1)完善旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的全部保護(hù)，完善網(wǎng)板前后水位變送器并要準(zhǔn)確安裝，設(shè)置合理的報(bào)警及跳閘水位差保護(hù)，因水位差直接反映了旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)運(yùn)行是否正常的重要監(jiān)視參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)水位差異常時(shí)及時(shí)投入人工清洗。過(guò)載保護(hù)及鏈條伸長(zhǎng)保護(hù)安裝到位，并保證投入運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，運(yùn)行人員及時(shí)作出反映，排除異常以免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

2)為能有效沖洗網(wǎng)板上的垃圾，需要消除網(wǎng)板沖洗不到的死角：網(wǎng)板下沿寬約為10 cm噴嘴沖洗不到的死角，設(shè)計(jì)是為攜帶收納垃圾用，不能去掉的。針對(duì)這塊死角，首先把原來(lái)上下兩行35°水平角度噴嘴，往下調(diào)15°角，減小死角范圍(如圖5：網(wǎng)板沖洗噴嘴角度調(diào)整)，此外進(jìn)水側(cè)增加一路輔助噴嘴，用DN50沖洗水從沖洗水母管接出，專門沖洗網(wǎng)板四塊分隔區(qū)下沿死角，沖洗下來(lái)的垃圾同樣進(jìn)入導(dǎo)污槽。目前兩臺(tái)濾網(wǎng)已改造，效果還是比較理想。下一步準(zhǔn)備對(duì)另二臺(tái)也作同樣改進(jìn)。

圖5 網(wǎng)板沖洗噴嘴角度調(diào)整

3)處理旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)故障過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)剛性偏弱，特別是橫綴桿、剪刀撐斷面厚度只有5 mm,因?yàn)榈撞康谝弧⒌诙?jié)框架構(gòu)件整體更換，利用更換機(jī)會(huì)，對(duì)框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，主要為二方面：立柱、橫梁、人字架、剪刀撐厚度加厚，米字架由原來(lái)的5 mm加厚至8 mm;把原來(lái)人字架改為剪刀撐架，增加立柱、橫梁、斜撐，組成剪刀撐或者米字形結(jié)構(gòu)桁架，剪刀撐對(duì)框架起著縱向穩(wěn)定，加強(qiáng)縱向剛性的重要桿件，保證框架整體結(jié)構(gòu)不變形。后續(xù)有條件所有框架都作整體加強(qiáng)，最起碼框架底部第一、第二節(jié)乃至第三節(jié)要作加強(qiáng)改造，因?yàn)檫@幾節(jié)在整個(gè)框架受力最大。

4)針對(duì)網(wǎng)板剛性不強(qiáng)狀況，在現(xiàn)有的平板網(wǎng)板基礎(chǔ)不作大的改動(dòng)上，保持網(wǎng)板基本結(jié)構(gòu)不變，網(wǎng)板中間增裝一個(gè)整體式滾輪，滾輪直徑按網(wǎng)板與框架之間尺寸定做，滾輪材質(zhì)與原來(lái)一樣采用耐磨改性尼龍，在框架中間全周加裝凹形導(dǎo)軌，使得網(wǎng)板中間受力作用在框架導(dǎo)軌上，減少網(wǎng)板中間變形量。同時(shí)網(wǎng)板長(zhǎng)度方向增加兩根厚度為4 mm加強(qiáng)肋板，增強(qiáng)網(wǎng)板強(qiáng)度。

5)目前投入運(yùn)行的濾網(wǎng)，要縮短濾網(wǎng)大修周期，所有的尼龍滾輪及滾輪軸需要改進(jìn)。#8A濾網(wǎng)投入運(yùn)行也只有三個(gè)月時(shí)間，拆出來(lái)發(fā)現(xiàn)尼龍滾輪走面異常磨損，滾輪軸套只有2 mm厚的彈性圈，滾輪軸也出現(xiàn)異常磨損。現(xiàn)在情況下只能加強(qiáng)監(jiān)視，對(duì)鏈條伸長(zhǎng)裝置保護(hù)加強(qiáng)維護(hù)投入，當(dāng)濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)不正常時(shí)及時(shí)調(diào)整鏈板松緊裝置。

3 總 結(jié)

通過(guò)上述加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等措施后，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)目前運(yùn)行正常，也沒(méi)有再出現(xiàn)網(wǎng)板卡澀、框架變形等情況。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)在電廠循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備中，屬于比較薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的運(yùn)行是否正常關(guān)系到下游設(shè)備如二次濾網(wǎng)、電動(dòng)水濾網(wǎng)及凝汽器等設(shè)備狀況。當(dāng)然旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)作為一個(gè)硬件，設(shè)備的健全、可靠是基礎(chǔ)，更重要的是設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行要跟上。比如：濾網(wǎng)底部的垃圾要定期清理，噴嘴堵掉及時(shí)疏通，導(dǎo)污槽無(wú)法沖走的垃圾要人工清理等等?？傊?dāng)有缺陷及時(shí)消缺，不要把小缺陷釀成大事故。