凝汽式汽輪機二次濾網故障分析與改進措施

朱 曜，楊 君

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海 200241）

二次濾網的作用是攔住水中污物、保持凝汽器水室處于清潔狀態，是凝汽式汽輪機的清潔衛士；二次濾網是輔助設備，如果濾網被堵被卡，會使凝汽器真空下降，嚴重時還會影響發電機組的安全運行。目前，黃浦江水受污染比較嚴重，水面不時有垃圾和水葫蘆漂浮，水質渾濁，加上小魚小蝦小蟹游竄，使得二次濾網頻繁啟動清掃，引發清掃設備故障，成為影響發電機組安全經濟運行的設備之一。

1 二次濾網

1）濾網結構 凝汽器進水管裝有ZXL-1800-Ⅱ型錐形機械旋轉二次濾網（見圖1），采用電動旋轉反沖式結構，由殼體、不銹鋼網芯、傳動機構、減速機、強排污裝置等主要部件組成。濾網進口設計成線型錐頭，確保循環水能平滑流暢通過，并采用PLC微機控制系統進行日常清洗。

圖1 二次濾網

2）工作原理 經過攔污柵和一次濾網過濾的循環水中仍含有不少懸浮物和泥沙等雜質，經過循環水泵進入二次濾網再次過濾。當水中懸浮物、塑料薄膜等雜質，在濾網表面附著一定數量，導致濾網的內外水壓差值超過正常值時，PLC微機控制系統啟動排污設備投入工作，將附著物排出二次濾網；當濾網的內外水壓差值恢復到正常值時，PLC微機控制系統關閉排污設備，停止清掃。如此循環清掃，直至完成整個過濾排污工作。

2 二次濾網故障分析

2.1 故障原因

1）黃浦江潮位低 追溯黃浦江多年的潮位、水溫、水質數據及查閱濾網清掃日志，發現一天不同時段的二次濾網堵塞次數是不同的，但具有一定的規律。因此，可以認為二次濾網發生故障與黃浦江的潮位高低有關。例如：2011年1月至3月期間，二次濾網投自動運行時黃浦江潮位與垃圾阻塞次數統計，如表1所示。

表1 潮位與垃圾阻塞統計

對比表1中數據，發現2月份黃浦江潮位落差最大值為1.04 m。也就是說，當黃浦江潮位較低時，由于江面接近攔污柵的底部，會在進水時將更多的漂浮物和水生物帶入循環水母管，從而造成二次濾網來不及排污而被堵塞。

通過對旋轉濾網排污量的統計，得出一旦垃圾量較大造成循泵濾網阻塞超出1次／h時，就容易發生二次濾網故障。

2）受循泵啟動影響 依據二次濾網設計規范及技術規程要求，二次濾網的內外差壓值不得超過18.0 kPa。根據2011年2月份每周三啟動循泵數據，并結合當月黃浦江的潮位變換，整理出輪換啟動循泵的次數如表2所示。

從表2可看出，無論當時黃浦江潮位在何位置，只要啟動循泵，二次濾網均發出報警信號，顯示二次濾網內外差壓很大，均超過18.0 kPa。這是因為循泵啟動時水流量突然增大，使水上垃圾迅速流向濾網，造成二次濾網內外差壓大現象。

從表2還可看出，旋轉濾網的網板碎片隨著循環水流入循環水管道，因網板碎片體積較大，無法通過二次濾網網板孔眼，在經過二次濾網排污門時被卡在排污門處，導致二次濾網內外差壓進一步增大。

表2 輪換啟動循泵次數

總之，在考慮潮位因素的同時，要多加注意循泵的啟動策略。

3）二次濾網清洗能力差 依據二次濾網設計規范及技術規程要求，正常運行時二次濾網的內外差壓約為8.0 kPa。2012年2月份，對二次濾網清洗后的內外差壓值匯總，如表3所示。

表3 二次濾網清洗后內外差壓

從表3可看出，在黃浦江潮位和循泵啟動的狀況下，機11的2臺二次濾網清洗后的壓差值要比機12大，大多超過了8.0 k Pa標準值。機12的2臺二次濾網清洗后的內外差壓值的范圍為6.6～8.6 k Pa，處在8.0 k Pa標準值附近。由此得出，機11二次濾網的清洗能力較差。

4）二次濾網控制方式 對濾網壓差進行連續監控，正常運行時的壓差為5.0～7.0 k Pa。當壓差達到16.0 kPa動作值時，PLC微機控制系統啟動二次濾網旋轉，進行反洗并打開排污門，開啟時間約為20 s。

在實際運行過程中，當循泵開啟后，瞬時水流造成大量垃圾沖向二次濾網并吸附在上面。由于濾網自動控制時只有當壓差為16.0 kPa時才會自動開啟，這就導致啟動濾網時，濾網已被較多垃圾吸附，無法及時排出，造成垃圾越積越多，壓差越來越大，最終堵塞濾網甚至跳閘。對濾網自動控制時的壓差進行數據統計，得出時間與壓差的關系成正相關。

這就說明，在自動控制方式時，當壓差超過16.0 kPa時，雖然啟動二次濾網的旋轉濾網并打開排污門，但是二次濾網的壓差并沒有隨著時間的推移而下降，反而逐漸上升，最終導致二次濾網堵塞。

5）二次濾網排污管排污能力差 二次濾網排污管接在循環水出水門前，正常運行時出水門并不全開，一般開度為35°～50°，冬天約為30°或者更小，這就影響到二次濾網的排污能力。

3 技改措施

3.1 開啟循泵策略

1）提早10～15 min啟動旋轉濾網 這是因為旋轉濾網清洗時間短，還未清洗干凈循泵就啟動，容易造成大量垃圾沖擊旋轉濾網。輕則會使垃圾漏入循環水母管，影響二次濾網差壓；重則造成旋轉濾網網板破碎，大量垃圾從網板破碎處流入循環水系統，造成二次濾網內外差壓增大。尤其是旋轉濾網的碎片容易使二次濾網的排污門卡住，引發二次濾網故障。總之，在啟動循泵前要有足夠的時間清洗二次濾網。不同時間清洗旋轉濾網的數據統計，如表4所示。

表4 不同時間清洗旋轉濾網的統計

從表4可看出，啟動循泵前提早10～15 min啟動旋轉濾網的清洗效果比較好。問題是提早時間越長，輔機消耗的電量也越多。因此，綜合考慮各種方案，確定提早10 min為最佳控制策略。實施這種控制策略后，旋轉濾網的網板無破損，不會有大量垃圾漏入循環水母管，從而保證了二次濾網的內外差壓及排污門的正常工作，同時也減少了二次濾網的清洗次數。

2）潮位高時開啟循泵 試驗數據表明，要在黃浦江潮位高時開啟循泵，可以減少垃圾量。

3.2 調整清洗方式

在循泵切換前，調整二次濾網由自動清洗控制方式切換至手動清洗控制方式。這是因為二次濾網在自動清洗時，只有當差壓大于16.0 kPa才會清洗。啟動循泵后，由于垃圾突然增多，自動清洗方式失效，等二次濾網開始清洗時差壓已經很高了。為此，啟動循泵前要將二次濾網由自動清洗方式切至手動清洗方式，同時開足排污閥，用以保證濾網轉動和排污暢通。

調整清洗方式后，在啟動循泵時對二次濾網差壓進行比較，結果2臺300 MW機組的二次濾網差壓都有所下降，低于18.0 k Pa報警值。多次啟動循泵，二次濾網再無報警現象。

3.3 調整出水門開度

二次濾網的工作原理是利用排污閥后管道內與二次濾網前壓力差將二次濾網上的垃圾吸走排出。排污管接在凝汽器循環水出水門后，其清洗能力與循環水出水門的開度有著直接關系，即循環水出水門開度越小，出水門后與二次濾網前壓差越大，二次濾網的清洗能力就越好。針對機11二次濾網清洗能力差的問題，決定在確保設備穩定運行與經濟性的前提下，關小機11循環水出水門。調整循環水出水門開度數據，如表5所示。

表5 調整循環水出水門開度

利弊權衡后，將機11循環水出水門的開度設為50°。通過這個措施，既提高了機11二次濾網的清洗能力，使得清洗后的濾網內外差壓值小于8.0 k Pa標準值，同時也不影響清洗設備的正常運行。

3.4 改進后效果

實施新的控制策略和優化措施后，取得了較好的效果。2011第三季度，4臺300 MW機組二次濾網故障次數統計，如表6所示。

表6 二次濾網故障次數

由表6可看出，實施新的控制策略和優化措施后，明顯減少了故障次數，節約了大量的人力物力。通過解決二次濾網故障次數多的問題，在減小二次濾網差壓的同時略微提高了凝汽器真空，從而提升了300 MW機組的經濟性。

4 結語

以降低設備的故障次數、提高運行效率為目標，從故障發生時間和原因入手，逐一找出解決問題的方法，尤其是對啟動方式的調整、潮位的選擇，通過多次試驗和優化，最終確定改進后的控制策略。通過對二次濾網故障的消缺，體會到在日常運行維護中，千萬不要把二次濾網的堵塞事件看成是個小問題。倘若不及時解決問題，它將嚴重影響燃煤供熱機組的經濟、安全和穩定運行。