核電廠循環水系統二次濾網網片與固定筋板間隙過大缺陷分析及處理

□陳 淼 李國才 孫 杰 白 川 周仕雄 付 勇

二次濾網安裝在凝汽器入口水室前端，該系統主要是用于過濾海水循環泵輸送的冷卻水雜質的，海水循環泵將通過取水口進入循環水系統的海水泵入，通過鼓型濾網過濾后直接輸送至二次濾網處，此時海水中依舊會存在不能清除的垃圾，包括貝殼類、海草、大片狀的雜質，這些雜質通過二次濾網網片的過濾被反沖洗至二次濾網系統排污管，過濾后的海水直接進入凝汽器對蒸汽進行冷凝，如果二次濾網出現故障將導致凝汽器功能異常。

一、二次濾網結構特點

機組使用的是PR-BW 800型二次濾網，結構如圖1所示，它對所有能造成凝汽器阻塞的雜質進行連續過濾，它的工作方式適于過濾各種雜質，尤其適用于清除纖維狀雜質。在過濾過程中，帶有雜質的水流通過入口法蘭到過濾腔室的扇形濾網部分。大于網片過濾精度的雜質均被留在相應的大體積過濾腔室內。

1-濾網 2-壓差測量系統 3-減速電機 4-排污閥 5-反沖斗

未過濾的冷卻水首先進入濾網“污水端”-A側，經由濾網有效過濾后，從B側流出，雜質滯留在濾網上，濾網兩側壓差增加。當壓差達到某設定值時，系統啟動濾網反洗，排污閥打開，反洗轉子轉動，整個濾網得到有效清洗，其主要結構特點如下。

(一)降壓反洗及渦流水封。由于雜質的不斷積累，扇形網片上的壓差值不斷上升達到預設的操作點。通過壓差測定系統的信號，計時器或使用按鈕可啟動二次濾網的降壓反洗程序，實現各網片的反沖洗功能。反洗過程中，反洗轉子持續在整個濾網面上轉動，當反洗轉子覆蓋單個扇形網片時產生的一個密閉腔室，由兩側渦流導流葉片產生的鼓狀渦流確保形成一個水力密封室(見圖2)，使得流動的水不再進入該腔室，腔室內的壓力消失，網片另一側的壓力大于該腔室的壓力，水實現反沖，雜質前后壓差下降的同時該區域水流反向，過濾水產生的反洗水流將雜質沖離網片，隨著排污管道沖走。二次濾網反洗轉子的旋轉速度可根據運行環境進行調整。在反洗轉子旋轉完成后，所有扇形濾網單元都被反洗干凈，然后停止反洗轉子,并關閉排污閥。

圖2 渦流水封密封

反沖斗邊緣取消了原橡膠橫檔及連接件，將隔板延長，與反洗轉子間距10mm，在反沖洗過程中形成渦流水封，渦流水封結構簡單，無需拆檢，具有安全性高的特點。渦流導板還有一個作用是：當濾網中有體積大的物體卡住，導板邊緣可以起到類似“剪刀”一樣的作用，將大的雜物剪斷，保證轉子繼續旋轉。

(二)網片結構。二次濾網網片結構扇形布置，原材質為奧氏體不銹鋼，共十二塊網片，網孔直徑5mm，網片厚度2mm。每塊網片背部安裝緊固進行支撐固定，濾網強度設計可以承受高達1bar的靜壓，現場運行條件海水壓力約0.7bar。

圖3 網片結構圖

二、問題描述

在二次濾網檢修工作中，發現二次濾網的固定筋板與網片間隙較大，肉眼觀察有明顯縫隙，用塞尺檢查后發現6臺二次濾網大部分筋板與網片的間隙在1mm左右，固定筋板已完全失去了對網片的支撐作用，網片承受來自水流來回沖刷的所有沖擊力，增大了網片破損的可能。因此在下一個周期檢修中，切割筋板重新安裝，并保證網片與筋板的間隙在0.5mm以內，觀察一個運行周期后，檢查發現筋板的依舊被沖刷成鋸齒型，并且筋板處的網眼磨損程度遠大于間隙在1mm時的情況。海水雜質或網片碎片一旦進入凝汽器系統，極易割破凝汽器內部鈦管或造成鈦管堵塞，導致凝汽器真空度破壞，嚴重降低冷凝器工作效率，影響機組功率運行。

三、原因分析及后果

查閱出廠運行維修手冊發現，并沒有提供固定筋板和網片之間的間隙標準，網片網孔的原始直徑為5mm，網孔間金屬原始寬度為1mm。兩次大修使用塞尺檢查6臺二次濾網網片和筋板的磨損程度時，發現固定筋板與網片之間的間隙在0.5mm以上時，對應網片筋板位置的網眼直徑在5.3～5.5mm之間；而固定筋板與網片之間的間隙在0.5mm以下時，對應網片筋板位置的網眼直徑90%都大于5.6mm，此時網孔間金屬寬度僅余0.4mm。分析原因有以下兩點：一是解體檢修規程中沒有針對網片和筋板之間的間隙標準，導致檢修時忽略了筋板與網片之間的間隙，直接通過焊接固定在網片的斜拉筋上，使得在原始安裝時就未對網片起到固定作用，且各筋板的間隙值層次不齊。二是海水沖蝕導致筋板內圈磨損，增大與網片之間的間隙。海水通過網眼后沖刷到筋板的內圈，但由于兩孔之間連接筋的阻擋使得筋板內圈被沖刷成鋸齒狀(圖4)，與網片接觸的面積越來越少。且間隙越小的情況下，筋板與網片之間形成的渦流流速越大，沖刷越嚴重，導致網片的磨損程度越大。

圖4 沖刷后支撐筋板圖

四、解決方案

一是由于檢修規程和相關維修手冊均沒有具體的安裝要求，根據現場安裝試驗并討論后制定了固定筋板與網片之間的間隙標準：安裝時調整筋板與網片之間的間隙應大于0.5mm，小于1mm，保證筋板對網片有限位支持功能，同時避免間隙過大造成海水沖刷腐蝕。二是通過移動網片的位置來調整與固定筋板之間的間隙。若檢查發現筋板與網片的間隙小于0.5mm，應松開網片的螺栓，將網片推向遠離筋板的方向，確保筋板和網片的間隙在0.5mm至1mm之間，若余量不夠可將網片的螺栓孔加工成軸向長孔，增加網片可移動的范圍。三是將網片與固定筋板接觸部分小范圍地加工成實心板，減少海水對筋板的沖刷，并將筋板緊貼網片進行安裝，恢復其接觸支撐作用，降低網片因沖刷而破損產生的風險。四是將網片材質由奧氏體不銹鋼改為更耐海水腐蝕的雙相不銹鋼，增加其耐海水沖刷腐蝕能力。另外網片厚度由2mm增加為3mm，提高網片強度。

五、結語

流經二次濾網側的海水雖然經過鼓型濾網過濾，卻仍含有大量纖維狀、貝殼海草類的雜質，泥沙含量較高，對網片和筋板的沖刷較嚴重。當網片上附著大量雜質再被沖刷時，更易發生網片破損的情況，一旦雜質進入凝汽器鈦管，會引發鈦管破裂、真空破壞等一系列嚴重后果，因此筋板的固定作用尤為重要。保證網片與筋板的間隙合理是筋板起固定作用的關鍵，考慮到濾網片需要定期更換，因此盡可能保證網片和筋板的間隙在0.50mm至1mm之間，保證支持功能的同時減小筋板與網片之間的渦流沖刷效應。在實際檢修過程中，考慮作業空間限制以及大修工期限制，直接對網片實施換型，既能有效解決間隙過大、筋板失去支撐作用的缺陷，又能保證檢修進度在計劃范圍內，避免影響大修工期。