凝汽器海水二次滤网故障分析及改进

李文伟

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

引言

某公司2 台300 MW 汽轮发电机组凝汽器采用海水循环冷却，冷却系统共安装有4 台大流量二次滤网，用于过滤海洋生物和其它杂质，提高机组热效率，保证机组循环水可靠供应（流程如图1所示）。由于海水中贝类及杂物较多，特别是进入夏季海生物繁殖更甚，二次滤网需保持高负荷运转，造成了二次滤网易损坏及故障多发。海水二次滤网属于300 MW 机组重要辅机设备，一旦发生故障需机组降负荷运行或停机处理，给公司造成较大经济损失。因此对二次滤网故障进行统计分析并采取改进措施，从根本上解决二次滤网故障意义重大。

图1 海水二次滤网工作流程图

1 设备简介

1.1 二次滤网工作原理

二次滤网所具备的特殊性能，源于降压反洗（PR-BW），降压反洗的工作流程如下。

反洗过程中，反洗转子持续在整个滤网网面上转动。滤网上被转子覆盖区域内的杂质所承受的前后压差下降。杂质前后压差下降的同时该区域水流反向，过滤水产生的反洗水流将杂质冲离网板。

二次滤网主要结构如图2所示，实际工作时，未过滤的冷却水首先进入滤器A 侧，经由滤网有效过滤后，从B 侧流出。杂质滞留在滤网上，滤网两侧压差增加。

图2 二次滤网主要结构

系统对滤网压差进行连续监控，当压差达到某设定值时，系统启动滤网反洗。排污管一端连接排污阀，另一端连接低压管段（下游段，与退水渠相连），管内因此顺势产生一股强反向水流，带动反洗转子转动，整个滤网得到有效清洗，杂质直接进入退水渠。

排水管管内有水阻，因此滤网反洗所需的水流量仅为未过滤冷却水流量的3%～8% 。

滤网反洗所需的水流量相对较小，因此滤网反洗的短暂过程不会对冷凝器的冷却水供给产生不良影响。

1.2 二次滤网主要参数配置

壳体材质：S235JRG2，衬胶;

公称直径：DN1600;

排污管直径：DN250;

滤网：孔板式共12组，φ5 mm/ 中心距6 mm;

单台滤网正常流量：17 496 t/h;

单台滤网最大流量：20 000 t/h;

进水压力：0.12～0.16 MPa;

出水压力（排污背压）：0.06～0.09 MPa;

最小反洗流量：583 m3/h。

2 二次滤网历史故障及原因分析

经统计，自有记录以来，四年时间4台海水二次滤网共发生9次故障，年均2次。

2.1 二次滤网故障情况统计及初步简要原因分析

（1）排污管脱落3次

初步原因分析：滤网通过海水流量较大（约为4 861 kg/s），排污管长期在流动复杂的海水冲击下产生脱落。在出厂设计时存在设计缺陷，未充分考虑到二次滤网海水系统的实际情况，未对二次滤网排污管进行加固处理。

临时处理及预防措施：根据受力分析，对每个滤网排污管相隔120°焊接3 根不锈钢管支撑。每年年修时重点检查并更换支架。

（2）滤网损坏（滤网中部产生裂纹）1次

初步原因分析：单组滤网有效过流面积大于排污管的过流能力，这就造成设备反洗时在滤网截留杂质较多情况下，杂质不能完全排除，致使滤网的有效过流能力变小，原水侧与净水侧压差增大，最终导致滤网损坏。

临时处理及预防措施：更换新滤网，每年停机年修时检查滤网是否有变形损坏情况。

（3）排污斗卡涩不转（排污斗外护角钢变形，顶部与管道内壁卡涩）2次

初步原因分析:夏季海洋生物多，排污工作量大，排污斗排污不顺畅，贝壳类异物卡涩导致卡涩。

临时处理及预防措施:通过对排污斗变形部位及滤网保持架打磨，将排污斗与滤网间隙增大5 mm。每年年修时重点检查排污斗顶部间隙量是否合格。

（4）传动减速机和万向轴连接处销钉脱落2次

初步原因分析:传动机构万向轴处销子损坏主要由于滤网排污困难或排污运行时间较长，销子承受剪切力作用，断裂或挤压脱落，最终导致排污传动机构卡死。

临时处理及预防措施:对传动机构万向轴处两半式销子进行点焊固定。

（5）排污斗螺栓脱落1次

初步原因分析:经粗算二次滤网排污斗承受水压力差造成的推力约40 kN 力且处在水流扰动之下，排污斗紧固螺栓未采取防松措施。

临时处理及预防措施:将排污斗紧固螺栓进行点焊固定防松,每年停机年修时检查螺栓是否有松动。

2.2 二次滤网故障根本原因分析

从表面上看，故障原因主要是海水流量大，冲击扰动力大，滤网强度不够，排污管、排污斗和万向联轴节连接固定不牢等。从以往的处理结果看，都是一个故障点解决了，新的故障点又产生了，且故障点主要集中在排污管连接处、排污斗连接处和万向联轴节处，而这些部位正是受力较大的部位，是二次滤网的薄弱部位。当一个薄弱部位被加强后，另一个薄弱部位就发生故障，所以从根本原因上分析，怀疑是二次滤网装置本身存在缺陷，设计不够合理，造成上述部位承受了本身承载能力以外的载荷。通过仔细深入分析，最终认为二次滤网损坏的根本原因包括以下几个方面：

(1)现有二次滤网无自动反转功能。一旦异物进入排污斗与壳体之间的间隙，会造成排污斗与壳体卡涩，且排污斗单方向旋转时容易造成越卡越紧。

(2)排污斗在转动的过程中被异物卡住（尤其是在滤网组底部）使排污斗产生轴向位移，导致排污管固定端损坏并脱落。

(3)现有二次滤网在反清洗时，排污斗处于连续转动状态，在每片滤网组没有停留时间，反洗效果差。

(4)原厂家在设计过程中对二次滤网可能承受的载荷估计不足，对薄弱部位未采取特殊加强措施。

3 二次滤网优化改进方案

结合故障原因分析，制定了以下改进方案以彻底根治原二次滤网故障频发问题。

（1）采用分度定位的排污方式，使排污斗在每片滤网组的排污过程中给予充分的停顿时间，以保证每次反清洗都能彻底清除滤网所截留杂质。排污结束后使排污斗停留在12点位置，避免排污斗停留在底部时杂物进入排污斗与壳体径向间隙中。

（2）采用扭矩控制系统，使得排污斗在运转时遇有严重卡滞现象时，能自动反向运转，避免出现越卡越紧现象。

（3）二次滤网传动机构采用垂直轴锥齿轮传递动力，传递动力简单可靠，彻底解决万向轴连接结构中销钉容易脱落、断裂问题。

（4）将网片数量由原来的12 组增加至20 组，以此减小单个网片的面积，保证网片的过流能力小于排污管的过流能力，并且将现有排污管D250 改为D300，利于排污顺畅。

（5）排污斗与滤网保持架之间增加橡胶密封条，防止杂物进入排污斗与保持架端面间隙内。

（6）通过增加每片滤网组的弧度来增大过水面积，降低流速，使更多的杂物处于悬浮状态，而不是紧压滤网，这样反洗时杂物更容易去除。同时将靠近壳体的滤网制作成斜面，使异物更容易掉落。

4 结束语

凝汽器海水二次滤网发生故障后，对机组负荷影响较大，直接关系到发电经济效益。通过对二次滤网历史故障的梳理分析，结合故障产生的根源，对二次滤网结构及工作过程进行了改进并付诸实施。改进后的新二次滤网于2018年安装投入使用，至今再未发生过故障，改进方案是成功的。