某電廠安全廠用水系統鼓型濾網運行故障淺析

劉泳

【摘 要】某電廠安全廠用水系統內設備的正常、可靠關乎某電廠機組的穩定運行。本文重點介紹鼓型濾網平時容易出現的老問題和近期的一些新問題，分析原因，探討解決辦法和改進措施，希望對本系統以后的正常運行有所裨益。

【關鍵詞】安全廠用水系統；運行；鼓型濾網；故障；經驗反饋

0 前言

安全廠用水系統能夠將設備冷卻水系統（以下簡稱RRI系統）收集的熱負荷傳送至海水。該系統即是冷卻系統的一部分，又具有安全功能：能夠在發電機組正常運行和事故情況時，把從安全有關系統、構筑物、部件收集的熱負荷傳送至海水。該系統內大部分設備運行時與海水直接接觸，且某電廠所處海域泥沙含量高，導致該系統內大部分設備的運行環境惡劣。該系統內負責粗過濾海水和除污的鼓型濾網運行負擔重，故障率高，對電廠機組的安全穩定運行帶來挑戰。

1 系統運行

1.1 系統流程

安全廠用水系統由兩個實體隔離且獨立的回路構成A、B兩個系列。該系統取水口低于海平面5.82米，從兩條DN1200的鋼筋混凝土內襯玻璃鋼管的隧道抽取海水。海水通過近300米的隧道進入海水泵房，由攔污柵、格柵除污機、鼓型濾網等設備進行粗過濾和除污，去除海水中的部分雜物。海水泵房內配備四臺安全廠用水系統的鼓型濾網，每臺鼓型濾網上游分別設置一臺檢修閘門。

1.2 系統設備

安全廠用水系統內海水經格柵除污機進入鼓型濾網，鼓型濾網的作用是去除海水中細小雜物，以確保系統設備的正常穩定運行。鼓型濾網直寬為1.8米，直徑為19米，網孔為3*3毫米。鼓型濾網主要由小齒輪、沖洗裝置、鼓骨架外側的齒圈、驅動裝置、潤滑系統、陰極保護塊、鼓骨架、主軸、密封裝置等部件裝置構成，如圖1所示。正常運行時由驅動裝置帶動小齒輪，鼓骨架外側的齒圈與小齒輪嚙合，驅動鼓型濾網以設計線速度的轉動。

鼓型濾網由實心主軸和裝設在主軸上的鼓骨架、輪轂、密封裝置等組成，正常運行時雙面進水，鼓形旋轉，結構較為堅固。鼓型濾網的驅動、傳動由雙速電機、變速箱、傳動軸、小齒輪、鼓骨架外側的齒圈等配合完成。主軸采用調心滾珠軸承支撐，配備潤滑系統連續添加潤滑油脂。鼓型濾網連續轉動的同時，海水經鼓網鼓骨架內側，通過網板向外側流動。

沖洗裝置由反沖洗水泵，反沖洗過濾器和沖洗管線以及噴嘴組成。反沖洗水泵從吸水暗渠吸水，對鼓型濾網進行連續沖洗，以去除鼓型濾網網板上殘留的細小沙粒、雜物等。每臺鼓型濾網分別配有兩套反沖洗水裝置，一用一備。在反沖洗管路上另有一根支管，對吸水暗渠進行沖洗攪混。

當鼓型濾網內外壓差值小于0.2米水柱時，以低速模式運轉（線速度5米/分鐘）。當設在鼓型濾網前后的三組壓差探測器其中兩組顯示大于等于0.2米水柱時，鼓型濾網以高速模式運轉（線速度為15米/分鐘）；當三組壓差探測器其中兩組顯示壓差值小于0.2米水柱時，鼓型濾網經320秒延時（相當于再轉動11/3轉），由高速模式切換至低速模式運轉。如果壓差值大于等于0.3米水柱時，向主控室發出第一次報警，此時由運行人員對濾網進行檢查。如果壓差值大于等于0.5米水柱時，向主控室發出第二次報警。

2 經常發生的故障及分析

2.1 鼓型濾網齒輪故障及改進方案

鼓型濾網由傳動軸上的小齒輪與鼓骨架外側的齒圈嚙合帶動鼓型濾網轉動，鼓骨架外側的齒圈常年在泥沙含量較高的海水中運行。雖然反沖洗水有連續對齒圈進行沖洗的作用，但反沖洗水水源也為泥沙含量較高的海水，所以齒圈上不可避免的殘留了細小沙粒等雜質。運行一段時間就會出現齒輪、齒圈磨損，嚴重時影響鼓型濾網的正常運行。

在鼓型濾網的運行環境及工況均無法改變的情況下，要減少齒輪、齒圈的故障次數，就必須找到降低齒輪、齒圈磨損烈度，減緩磨損速率的方法。筆者從改進齒輪齒圈尺寸，改進材料等方面進行研究。經過學習國內外相關資料，與電廠內外部專家進行研討，最終確定的改進方案為：將齒輪、齒圈由原碳鋼材質換型為MC尼龍材質。該材質具有比傳統金屬齒輪耐疲勞、慣性低、耐腐蝕、耐磨、抗沖擊、可無潤滑運行、運行噪音低等優點。由于MC尼龍材料的硬度低于碳鋼，對于精度較高的細小沙粒、雜物等具有較好的包容能力，可以有效減少該類物質帶來的磨損。采用彈性模量和泊松比不同的材料制造齒輪、齒圈，能夠較大地降低齒面的接觸應力，提高齒面抗膠合、耐磨損能力，減小了齒面的磨損，適合應用在泥沙含量較高的海水工況下。

2.2 鼓型濾網斜拉筋介紹及斷裂誘因

鼓型旋轉濾網有二十根主輻條，每根主輻條兩側各有一根斜拉筋，共計40根斜拉筋，如圖2所示。

正常運行時，如鼓型旋轉濾網斜拉筋發生斷裂，斷裂位置大部分在拉筋與主軸的螺紋連接處，如圖3所示。

拉筋斷裂位置均靠近螺紋的上部，從幾何形狀上和拉筋整體受力上來看，此處拉筋應力最大，結合受力分析，拉筋受到循環載荷作用，存在疲勞斷裂的受力源。鼓型濾網拉筋5年更換一次，鼓型濾網運行一周大約12分鐘，在壽命內，拉筋受到約219000次循環載荷，且循環載荷不大，屬于低周期低應力疲勞斷裂，在這種情況下發生斷裂，主要是海水腐蝕環境誘發了斷裂。

3 小結

安全廠用水系統為安全相關系統，本系統設備的長期正常穩定運行，對于整個機組的安全性，經濟性有著十分重要的意義。系統內鼓型濾網等設備運行環境惡劣，故障率較高，影響整個系統的穩定性。應增加對該類設備的關注，從內因及外因等方面對已經存在和可能發生的故障進行分析，及時消缺或改造換型。

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