某沿海电厂旋转滤网失效原因分析及改进措施

徐海荣

(浙江浙能温州发电有限公司, 浙江 温州 325602)

0 引言

某电厂四期共建设二台660 MW机组，配置四台循环水泵，在每台循泵入口各安装一套框架式旋转滤网，旋转滤网设计过水流量14.16 m3/s，滤网结构设计水位差2 500 mm，滤网结构校核水位差3 000 mm，当滤网前后水位差达到200 mm(±100 mm可调)时，冲洗水泵自启动，经10s(可调)后，旋转滤网自启动。另外设了水位差高保护，该保护当滤网前后水位差超过300 mm时报警，达到600 mm时跳闸旋转滤网运转。旋转滤网能有效拦截清除海水中夹带入的垃圾、水草污物和各种漂浮物，以保证循环水泵的安全运行。框架板框式结构的旋转滤网，主要由以下部件组成(如图1：旋转滤网结构图): 传动装置由行星齿轮及蜗轮蜗杆、能正反转双速减速机组成，链条伸长及超载安全保护装置，当网板卡涩或重载时链条伸长到一定长度，跳闸旋转滤网运转。蜗轮减速机、链条导轨与网板组成整个转动系统，网板与网板之间采用圆弧啮合式的机械自密封结构。导轨与网板间采用弹性自密封装置，由侧封板、尼龙密封条、弹性不锈钢板组成，可有效阻隔了垃圾进入导轨，密封性能可靠。全封闭式上部机架钢结构和罩壳、带喷嘴冲洗水管系统、就地电气控制箱(液位计)、各种连接附件。

图1 旋转滤网结构图

从瓯江海水(作为循环冷却水)通过引水隧洞、前池、检修闸门、拦污栅到旋转滤网，由旋转滤网过滤后的循环冷却水由循环水泵升压到厂房。根据水文测验资料，本工程水域含沙量较大。大潮涨潮期垂线平均含沙量在1.56～2.98 kg/m3，落潮期垂线平均含沙量在1.24～3.52 kg/m；中潮涨潮期垂线平均含沙量在1.28～3.34 kg/m3，落潮期垂线平均含沙量在1.31～5.01 kg/m；小潮涨潮期垂线平均含沙量在0.219～1.08 kg/m3，落潮期垂线平均含沙量在0.199～1.15 kg/m。特别需要指出的是引水隧洞靠近当地内河排水口，当内河放水时有较多的生活垃圾进入引水隧洞。旋转滤网安装布置运转层标高：6.5 m，旋转滤网安装底板标高：-12.00 m，旋转滤网进水流道宽度：5.50 m,设计高水位：5.65 m,设计低水位：-4.00 m。框架式旋转滤网为外进内出侧面进水形式(见图2：旋转滤网俯视及进水方式), 制造标准按DL/T458-1999《板框式旋转滤网清污机》。

图2 旋转滤网俯视及进水方式

第一台循泵投入运行不长时间，#8A旋转滤网出现了链条伸长报警钢丝蝇被卷进链板中，钢丝绳扯断。直接导致旋转滤网卡涩引起电机过载跳闸。经检查发现总共有十多块网板不同程度扭曲变形，之后用专用工具对变形较小的网板整形到厂家要求尺寸范围，变形扭曲严重网板报废更换处理，钢丝蝇清理出来后，调试正常投入运行，旋转滤网其它部分并没发现大的故障。

旋转滤网不久再次发生彻底故障瘫痪，当时位于泵房内循环水泵入口的检修人孔门因网板突然脱轨，大量海水涌上运行平台，同时旋转滤网电机过载保护跳闸停运。初步分析旋转滤网底部可能重大损坏，决定放下前池闸门抽水检查。发现旋转滤网底弧坎基本上没有损坏，但底部第一、第二个框架损坏严重，从两侧进水往出水侧方向框架压瘪，而第三、第四个框架也有不同程度变形，两侧网板从第一、第二个框架靠泵侧位置导轨脱离，形成两块很大缺口。网板及其它一些部件也不同程度损坏。

1 失效原因分析

旋转滤网出现事故当天恰遇大潮，同时离前池入口不远处内河正在放水，垃圾大量从前池到旋转滤网，增加了滤转滤网负担，在滤转滤网清洗效果不理想时，在网板上附着了大量没有清洗下来的垃圾，在网板进水与出水两侧形成较大水位差，当水位差达到一定值时，首先导致旋转滤网因负载过大无法运转而停运，而当停运之后导致垃圾不断加速累积，当网板无法承受异常压差就从导轨脱落，海水短时间内大流量涌进循环水泵入口。综合当时各方面信息来看，网板前后水位差约有2米多，这样网板两侧则形成压力p=ρh(差)=1 025×2=2 050 Kg/m2，接近滤网结构最大设计水位差。旋转滤网刚投入初期水位变送器并没有投入运行，使得失去了对水位的监视，而设备本身带的蜗轮减速机安全过载保护装置也没安装完成，当减速机因负载过大带不动滤网旋转时，无法向运行人员提供报警信号，也未能及时采取措施。

下面对四期全板框式旋转滤网设计、结构、运行维护方面进行探索，为今后完善改进旋转滤网提供一些探索。

1)旋转滤网技术协议签订内容方面，制造厂家供货的设备并没有与协议有明显不附，技术协议型号XKC-3500，按DL/T458-1999《板框式旋转滤网清污机》解释，这个型号为全框架式结构。全框架式结构在水室两侧全高度预埋∏形定位槽，框架式轨道按三米分段组装，插入定位槽内，每段之间用螺栓联接，底弧轨与框架焊接成整体，构成网板运转轨道。其优点：框架式导轨可以分段吊出水室进行维修，预埋∏形定位槽安装精度要求不高，侧向密封问题比较容易解决。但缺点是框架导轨耗用钢材多，工艺复杂、造价高，增加了水流阻力。全框架式结构另一个缺陷在这几次故障也得到体现，高的水位差对网板产生一个向内很大作用力，网板名义长度是3 500 mm，这么长的网板在中间位置高压差下，容易因强度不足而变形，很容易向内凹进去而与框架碰擦。如果水位差进一步增大，碰擦严重情况下首先旋转滤网无法运行导致过载，进而网板会从轨道脱离压垮框架。而从框架的结构来分析，从几次的故障来看整个框架也显得单薄，虽然框架为桁架结构，但不管在垂直方向还是水平方向都不是米字架，且构件断面也小，刚性不好且抗稳定性也差，特别是抗压能力差在事故中充分暴露出来。

2)网板与网板之间采用圆弧啮合式的机械自密封结构(如图3：网板圆弧啮合)。这种机械自密封结构虽然平时维护量小，但是对3 500 mm长的网板不大适用，这么长的网板相对来说本身刚性就差，稍有压力就容易产生变形，网板变形之后在较小间隙圆弧啮合处容易卡涩。制造工艺难度也大，需要专门模具用大功率挤压机挤压出来。另外当两块网板圆弧之间当有垃圾、树枝进入就会发生啮合不畅情况。对比公司的二三旋转滤网网板结构，网板之间用橡皮密封板来密封，就不存在上述提到的问题，只要大修时检查橡皮密封板是否老化，如有破损老化及时更换就可以。

图3 网板圆弧啮合

四期旋转滤网网板为平板式，网面采用6.4×6.4 mm/Φ2.0不锈钢编织网丝，但对3 500 mm长、600 mm宽的且没作加强设计网板来说，平板结构强度显然是偏弱的。一般网板做得短、窄则强度大，比如沙角C电厂的旋转滤网的网板也是平板结构，其为英国BRACKETT GREEN公司进口，长度2 600 mm,宽度270 mm，长与宽比例合理相对来说强度也就较高。国内目前除了平板式网板之外，普遍采用较多弧形网板结构(如图4：弧形网板外形)，比较适合现在环境，弧形不锈钢板冲孔形网板强度高、拦污能力强、携污效果显著、透水面积增大优点(相比同是平板冲孔透水面积增大)[1]。

图4 弧形网板外形

3)对进水方式及旋转滤网布置等设计上疑问：目前对外进内出或者内进外出，那种方式比较合理还是有争论的，各有优缺点。应该具体环境、工况条件及维修习惯决定适合那种进水方式。其次就旋转滤网与循泵之间间距设置，合理的间距有利于旋转滤网运行安全，同时流速分布均匀，流态平稳，不至于出现循环水泵入口产生涡流、回流、吸入空气串等现象，但涉及到泵房场地及投资费用局限，可以拓展比较有限。

4)而从运行维护方面分析，需要完善旋转滤网前后水位差压变送器测点设置，水位压差能及时准确实时反映给运行人员。旋转滤网故障很大的原因与水位变化没能很及时给运行人员有关，而水位差变大之后，需要及时投入人工干预，清洗网板上没有冲洗下来的垃圾。当然这只是作为临时特殊运行方式，特别是水质变化很大、内河大量排放生活垃圾、瓯江大潮情况时。

2 改进措施

考虑到现场实际情况，土建基础部分做大的改动不太现实，对现有旋转滤网彻底的改造就目前来说认为也不必要，尽管有这样那样的问题，但全框架平板滤网在某些方面也有它优点。为了今后能长期安全运行，先易后难原则，在现有的基础上旋转滤网作如下的改进：

1)完善旋转滤网的全部保护，完善网板前后水位变送器并要准确安装，设置合理的报警及跳闸水位差保护，因水位差直接反映了旋转滤网运行是否正常的重要监视参数，当出现水位差异常时及时投入人工清洗。过载保护及链条伸长保护安装到位，并保证投入运行。当设备出现异常时，运行人员及时作出反映，排除异常以免事故进一步扩大。

2)为能有效冲洗网板上的垃圾，需要消除网板冲洗不到的死角：网板下沿宽约为10 cm喷嘴冲洗不到的死角，设计是为携带收纳垃圾用，不能去掉的。针对这块死角，首先把原来上下两行35°水平角度喷嘴，往下调15°角，减小死角范围(如图5：网板冲洗喷嘴角度调整)，此外进水侧增加一路辅助喷嘴，用DN50冲洗水从冲洗水母管接出，专门冲洗网板四块分隔区下沿死角，冲洗下来的垃圾同样进入导污槽。目前两台滤网已改造，效果还是比较理想。下一步准备对另二台也作同样改进。

图5 网板冲洗喷嘴角度调整

3)处理旋转滤网故障过程中，发现框架结构刚性偏弱，特别是横缀杆、剪刀撑断面厚度只有5 mm,因为底部第一、第二节框架构件整体更换，利用更换机会，对框架进行结构加强，主要为二方面：立柱、横梁、人字架、剪刀撑厚度加厚，米字架由原来的5 mm加厚至8 mm;把原来人字架改为剪刀撑架，增加立柱、横梁、斜撑，组成剪刀撑或者米字形结构桁架，剪刀撑对框架起着纵向稳定，加强纵向刚性的重要杆件，保证框架整体结构不变形。后续有条件所有框架都作整体加强，最起码框架底部第一、第二节乃至第三节要作加强改造，因为这几节在整个框架受力最大。

4)针对网板刚性不强状况，在现有的平板网板基础不作大的改动上，保持网板基本结构不变，网板中间增装一个整体式滚轮，滚轮直径按网板与框架之间尺寸定做，滚轮材质与原来一样采用耐磨改性尼龙，在框架中间全周加装凹形导轨，使得网板中间受力作用在框架导轨上，减少网板中间变形量。同时网板长度方向增加两根厚度为4 mm加强肋板，增强网板强度。

5)目前投入运行的滤网，要缩短滤网大修周期，所有的尼龙滚轮及滚轮轴需要改进。#8A滤网投入运行也只有三个月时间，拆出来发现尼龙滚轮走面异常磨损，滚轮轴套只有2 mm厚的弹性圈，滚轮轴也出现异常磨损。现在情况下只能加强监视，对链条伸长装置保护加强维护投入，当滤网旋转不正常时及时调整链板松紧装置。

3 总 结

通过上述加强运行维护、改进结构设计等措施后，旋转滤网目前运行正常，也没有再出现网板卡涩、框架变形等情况。旋转滤网在电厂循环水系统设备中，属于比较薄弱的一个环节，它的运行是否正常关系到下游设备如二次滤网、电动水滤网及凝汽器等设备状况。当然旋转滤网作为一个硬件，设备的健全、可靠是基础，更重要的是设备维护、运行要跟上。比如：滤网底部的垃圾要定期清理，喷嘴堵掉及时疏通，导污槽无法冲走的垃圾要人工清理等等。总之当有缺陷及时消缺，不要把小缺陷酿成大事故。