二回路循环水二次滤网技术改进

梁荣昊

【摘 要】秦山核电有限公司二回路循环水二次滤网在电站系统运行中有重要作用（来滤除循环冷却水中的石子等杂物，避免凝汽器钛管破损）它是保证凝汽器和汽轮机组安全运行的基础。本文主要介绍了我们对秦山核电有限公司二回路循环水二次滤网在历年运行中存在主要故障，并对故障原因详细分析，由此技术分析，确定技术改进方案。方案将主轴的下轴头由以前的焊接连接改成法兰连接，可以现场直接拆卸；并将下垂直轴套材料改成AR1耐磨热塑性塑料，下轴头、水平轴和主轴上端的轴颈面，喷涂AT13氧化铝钛陶瓷耐磨涂层，进一步提高其耐磨性。通过对二次滤网针对性的技术改进，提高设备长期运行的可靠性以及可维修性，保障了设备的安全运行，延长设备的使用寿命。

【关键词】二次滤网；磨损；可拆式下轴头组件；表面喷涂

0 前言

二次滤网安装于凝汽器循环水进水管路中（如图1所示），当循环水流经二次滤网中的固定网芯时，水中的污物被过滤下来，定时开启排污阀，由于凝汽器循环水进出管间存在压差，网芯壁面上的污物便在循环水流的反冲洗作用下，流入排污斗，经由排污管和排污阀直接排入循环水出水管中，排污斗按网芯分格顺序旋转，对网芯每分一格依次进行反冲洗排污。

二次滤网主要由网芯、排污斗、传动系统、电动装置、壳体、排污管路、电动排污阀、电气控制柜等组成，采用PLC自动控制程序，整机结构合理、密封可靠、操作灵活方便、网芯反冲洗效果好、网芯清洁度高、滤排杂物能力强、水阻小等特点。

秦山核电有限公司4台二回路循环水二次滤网为常州新区华源电力技术开发有限公司生产的。设备主要技术参数如表1：

发电厂循环水中不仅有大量泥沙，并且海水中还有许多贝壳类生物及周围施工建设炸山所产生的小石块，在1998年第四次换料大修前由于没有在冷凝器海水进口侧安装二次滤网，进入冷凝器的海水只有在海水循环泵前的旋转滤网处进行过滤，而旋转滤网的孔径大致在23mm×23mm左右，与冷凝器钛管的内径相差无几，因而大量经过旋转滤网的小石子，硬壳水生物会损伤凝汽器钛管，经常发生凝结水氯离子超标，对机组的稳定运行造成了严重的影响根据以上情况，在1998年第四次大修中，在冷凝器海水进口侧安装了二次滤网，二次滤网的孔径为Ф10mm， 用来滤除循环冷却水中的石子、塑料垃圾、硬壳水生物、纤维等污物，避免凝汽器冷却钛管堵塞、磨损，提高凝汽器真空度，保障凝汽器的安全经济运行，同时可节省因更换管钛而支出的昂贵维修费用.通过这些年的运行情况看，冷凝器钛管破损的情况大大减少。

1998年以后，二次滤网出现一些故障，影响了二次滤网的正常运行，针对这些故障，R11对二次滤网进行技术改进，目前运行状况良好。

1 二次滤网主要历史故障

在二次滤网安装以后，对二次滤网历次出现的主要故障统计汇总，根据检修情况，主要有以下几种类型（表2）：

2 故障分析

根据历史故障，并从图纸可以分析，得出以下结论：

1）二次滤网原设计主轴上下有0.4mm-0.6mm的串动量，当垂直轴套1的下调整垫环有磨损时，使主轴的串动量变大，主轴和垂直轴套1的轴向间隙变大，循环水中含有大量的泥沙，其进入了轴头与轴套的配合面内，象磨料一样磨蚀轴颈面，运行一段时间后，使下轴头和垂直轴套1严重磨损。

2）为了排污需求，频繁开启关闭，主轴的大齿轮调整垫磨损，会造成主轴下沉，主轴头的端面和垂直轴套1的轴向间隙变小，使主轴的串动量变小，二次滤网排污斗容易卡涩。

3）轴头材质为316L不锈钢，轴套材质为改性聚四氟乙烯，这两种材料在海水中具有很好的耐蚀性，但机械性能偏“软”，韧性大，硬度低，易磨损。

4）齿轮箱进水主要是由于排污斗主轴下端磨损、主轴偏摆、导致齿轮箱内轴封处的橡胶密封圈磨损失效所致，造成齿轮箱进水，进入齿轮箱的海水通过传动轴外漏。

5）R8大修四台二次滤网全部解体检修，更换下轴头和垂直轴套1，运行2个循环，在R10大修中，处理2#凝汽器B侧排污斗卡死，并对其它三台二次滤网局部解体检查，发现下轴头和垂直轴套1、调整垫片全部磨损严重，测量垂直轴套1内径Φ267.3mm，测量轴头263.7mm，间隙是2.6mm，标准是0.40mm至0.60mm。

3 技术改进方案

改进前对二次滤网的故障处理方法通常是打开人孔盖，进入二次滤网内部，拆除排污管，来更换调整环或打开齿轮箱，旋紧大小齿轮锁紧螺母，调整主轴的串动量，减少因调整环磨损的影响。

但由于一体化的主轴，更换下轴头的垂直轴套1，需要对二次滤网全部解体，但是不能更换下轴头，也就不能够彻底解决二次滤网卡死和齿轮箱进水。

二次滤网的缺陷严重影响了二次滤网的正常运行，这些缺陷继续延伸下去，会造成停机，从而对这些原因进行深入分析，并找出有效的解决办法.由于设备结构和现场环境限制，设备的解体检修需要对其进行整体拆除，同时还需对相关的管道设备进行拆除，检修工作量巨大，检修时间长，对周边的设备影响也很大，每次的拆除容易造成相关的管道泄漏。

基于此，和前面做的技术分析，我们在R11针对二次滤网确定了以下技术改进方案，如图6所示：

总体技术改进有：

1）改成可拆卸式主轴的下轴头；

2）下轴头改成耐磨材料；

3）增加密封套环。

以上技术改进从主要从结构和材质两方面采取应对措施。

3.1 结构方面

1）主轴下端设计一个独立的、可拆卸更换的下轴头，与上部主轴本体采用螺栓装配式连接。

2）增设密封套环，优化轴端结构设计，尽量避免泥沙进入转动轴颈面内。

3）下轴头的内径变小（由Φ249mm变成由Φ230mm），增加轴头的强度，减少与下调整垫环轴向间隙（0.4-0.6mm），使反冲洗水无阻碍流走，避免泥沙由此端面进入转动轴径面。

4）根据主轴下端改进，重新设计排污斗与主轴的连接件。

5）齿轮箱下端轴套内增加两道O型密封圈，进一步提高齿轮箱的密封可靠性。

3.2 材质方面

1）主轴下端轴套选用美国格瑞维特公司生产的AR1耐磨热塑性塑料，其具有杰出的抗磨损性能，在有研磨颗粒的工况中优于青铜、碳石墨、橡胶等材料，同时拥有与PTFE相近的抗化学腐蚀性能，耐海水腐蚀。

2）原结构设计中，循环水中的泥沙易进入主轴下端转动轴颈面内，主轴材质为316L，硬度较低，HB≤187（相当于HRC<11），致使轴颈面容易磨损，下轴头的轴颈面喷涂AT13氧化铝钛陶瓷耐磨耐蚀涂层，涂层厚度0.25～0.30mm，采用等离子弧喷涂工艺，涂层与母材结合强度大于35MPa，表面硬度大于HRC60，其具有优良的耐磨性能和耐海水腐蚀性能。

3）水平轴的Φ65轴颈面和主轴上端的Φ80轴颈面喷涂AT13氧化铝钛陶瓷耐磨涂层，进一步提高其耐磨性。

4 技术改进方案的特点

4.1 工艺结构改进上主要有以下特点：

1）提高主轴和水平输入轴轴颈面的耐磨性，特别是要耐泥沙类颗粒状介质的磨损，同时要确保耐海水腐蚀。

2）提高主轴下轴套的耐磨性，特别是要耐泥沙类颗粒状介质的磨损，同时要确保耐海水腐蚀。

3）改进主轴下端的密封结构，尽可能杜绝泥沙类介质进入转动轴颈面内，创造理想的工况条件。

4）即使几年后，主轴下轴头和下轴套出现了磨损，也能在现场方便地更换，而不必将整台二次滤网拆出返回制造厂大修。

4.2 材质改进主要有以下特点：

1）主轴和水平轴的轴颈面喷涂AT13氧化铝钛陶瓷涂层，该涂层是由Al2O3+13%TiO2组成的一种复合氧化物陶瓷粉末材料，呈蓝黑色。该涂层厚度一般0.25～0.30mm，组织非常致密，几乎没有穿透性气孔；采用等离子弧喷涂工艺，与基材的结合强度大于35MPa，在应力和磨料的作用下不易产生颗粒剥落现象；硬度大于HRC60，能加工出非常好的表面光洁度，表现出非常高的耐磨性能。该涂层具有优良的耐磨粒磨损、硬面磨损、微震磨损、耐化工介质腐蚀和海水腐蚀性能，广泛应用于泥浆泵柱塞、泵机械密封件、水力涡轮机叶片、造纸用轧辊、纺织机丝道、冲床曲轴和衬套等部件的喷涂等。在华能汕头电厂二次滤网和广东阳西电厂二次滤网上也已得到了应用，其中华能汕头电厂二次滤网连续投用至今已近4年，传动系统运行平稳、正常。

2）主轴下轴套选用美国格瑞维特（Greene Tweed）公司生产的AR1耐磨热塑性塑料，使用寿命可达4年以上。该材料是用碳纤维与聚合体基材熔融复合而成，组织成网状结构，具有杰出的抗磨损性能，在有研磨颗粒的工况中优于青铜、碳石墨、橡胶等材料，同时拥有与PTFE相近的卓越抗化学腐蚀性能，耐海水腐蚀，可适应室温至49℃的高温，广泛应用于污水泵、海水泵中的衬套、管线泵轴承和碗口耐磨环等，在大亚湾核电站也已得到了应用。耐磨性测试表明，其具有杰出的抗磨损性能，在有研磨颗粒的工况中优于青铜、碳石墨、橡胶等材料。

5 结束语

原二次滤网，当主轴下端轴颈和轴套磨损后需要检修时，检修工作量巨大，检修时间长，由于设备结构和现场环境限制，需要整体拆除和解体，同时还需对相关的管道设备进行拆除，而且对场地的要求占用较高，配合工种包括架子，起重，焊接，防腐和工业防护人员等，人员众多，所拆除的辅助设备还要投入密封件和紧固件更换，相关的防腐恢复；对周边的设备影响也很大，每次的拆除容易造成相关的管道泄漏。技术改进后的二次滤网，不再需要整体拆除解体， 从下部管道的人孔进入，即能更换主轴下轴头和轴套，即方便了检修，节省了大量的检修时间，人工和场地，同时节省了大量检修费用，对机组的安全运行也有很大的保障。

R11二次滤网的技术改进，经过全体同志的努力，比计划提前3天完成。

【参考文献】

[1]李金桂.腐蚀控制设计手册第9章[M].化学工业出版社，2006（1）.

[2]热喷涂陶瓷粉末[Z].哈尔滨工业大学喷涂研究中心.

[责任编辑：侯天宇]