某沿海電廠旋轉濾網失效原因分析及改進措施

徐海榮

(浙江浙能溫州發電有限公司, 浙江 溫州 325602)

0 引言

某電廠四期共建設二臺660 MW機組，配置四臺循環水泵，在每臺循泵入口各安裝一套框架式旋轉濾網，旋轉濾網設計過水流量14.16 m3/s，濾網結構設計水位差2 500 mm，濾網結構校核水位差3 000 mm，當濾網前后水位差達到200 mm(±100 mm可調)時，沖洗水泵自啟動，經10s(可調)后，旋轉濾網自啟動。另外設了水位差高保護，該保護當濾網前后水位差超過300 mm時報警，達到600 mm時跳閘旋轉濾網運轉。旋轉濾網能有效攔截清除海水中夾帶入的垃圾、水草污物和各種漂浮物，以保證循環水泵的安全運行。框架板框式結構的旋轉濾網，主要由以下部件組成(如圖1：旋轉濾網結構圖): 傳動裝置由行星齒輪及蝸輪蝸桿、能正反轉雙速減速機組成，鏈條伸長及超載安全保護裝置，當網板卡澀或重載時鏈條伸長到一定長度，跳閘旋轉濾網運轉。蝸輪減速機、鏈條導軌與網板組成整個轉動系統，網板與網板之間采用圓弧嚙合式的機械自密封結構。導軌與網板間采用彈性自密封裝置，由側封板、尼龍密封條、彈性不銹鋼板組成，可有效阻隔了垃圾進入導軌，密封性能可靠。全封閉式上部機架鋼結構和罩殼、帶噴嘴沖洗水管系統、就地電氣控制箱(液位計)、各種連接附件。

圖1 旋轉濾網結構圖

從甌江海水(作為循環冷卻水)通過引水隧洞、前池、檢修閘門、攔污柵到旋轉濾網，由旋轉濾網過濾后的循環冷卻水由循環水泵升壓到廠房。根據水文測驗資料，本工程水域含沙量較大。大潮漲潮期垂線平均含沙量在1.56～2.98 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在1.24～3.52 kg/m；中潮漲潮期垂線平均含沙量在1.28～3.34 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在1.31～5.01 kg/m；小潮漲潮期垂線平均含沙量在0.219～1.08 kg/m3，落潮期垂線平均含沙量在0.199～1.15 kg/m。特別需要指出的是引水隧洞靠近當地內河排水口，當內河放水時有較多的生活垃圾進入引水隧洞。旋轉濾網安裝布置運轉層標高：6.5 m，旋轉濾網安裝底板標高：-12.00 m，旋轉濾網進水流道寬度：5.50 m,設計高水位：5.65 m,設計低水位：-4.00 m。框架式旋轉濾網為外進內出側面進水形式(見圖2：旋轉濾網俯視及進水方式), 制造標準按DL/T458-1999《板框式旋轉濾網清污機》。

圖2 旋轉濾網俯視及進水方式

第一臺循泵投入運行不長時間，#8A旋轉濾網出現了鏈條伸長報警鋼絲蠅被卷進鏈板中，鋼絲繩扯斷。直接導致旋轉濾網卡澀引起電機過載跳閘。經檢查發現總共有十多塊網板不同程度扭曲變形，之后用專用工具對變形較小的網板整形到廠家要求尺寸范圍，變形扭曲嚴重網板報廢更換處理，鋼絲蠅清理出來后，調試正常投入運行，旋轉濾網其它部分并沒發現大的故障。

旋轉濾網不久再次發生徹底故障癱瘓，當時位于泵房內循環水泵入口的檢修人孔門因網板突然脫軌，大量海水涌上運行平臺，同時旋轉濾網電機過載保護跳閘停運。初步分析旋轉濾網底部可能重大損壞，決定放下前池閘門抽水檢查。發現旋轉濾網底弧坎基本上沒有損壞，但底部第一、第二個框架損壞嚴重，從兩側進水往出水側方向框架壓癟，而第三、第四個框架也有不同程度變形，兩側網板從第一、第二個框架靠泵側位置導軌脫離，形成兩塊很大缺口。網板及其它一些部件也不同程度損壞。

1 失效原因分析

旋轉濾網出現事故當天恰遇大潮，同時離前池入口不遠處內河正在放水，垃圾大量從前池到旋轉濾網，增加了濾轉濾網負擔，在濾轉濾網清洗效果不理想時，在網板上附著了大量沒有清洗下來的垃圾，在網板進水與出水兩側形成較大水位差，當水位差達到一定值時，首先導致旋轉濾網因負載過大無法運轉而停運，而當停運之后導致垃圾不斷加速累積，當網板無法承受異常壓差就從導軌脫落，海水短時間內大流量涌進循環水泵入口。綜合當時各方面信息來看，網板前后水位差約有2米多，這樣網板兩側則形成壓力p=ρh(差)=1 025×2=2 050 Kg/m2，接近濾網結構最大設計水位差。旋轉濾網剛投入初期水位變送器并沒有投入運行，使得失去了對水位的監視，而設備本身帶的蝸輪減速機安全過載保護裝置也沒安裝完成，當減速機因負載過大帶不動濾網旋轉時，無法向運行人員提供報警信號，也未能及時采取措施。

下面對四期全板框式旋轉濾網設計、結構、運行維護方面進行探索，為今后完善改進旋轉濾網提供一些探索。

1)旋轉濾網技術協議簽訂內容方面，制造廠家供貨的設備并沒有與協議有明顯不附，技術協議型號XKC-3500，按DL/T458-1999《板框式旋轉濾網清污機》解釋，這個型號為全框架式結構。全框架式結構在水室兩側全高度預埋∏形定位槽，框架式軌道按三米分段組裝，插入定位槽內，每段之間用螺栓聯接，底弧軌與框架焊接成整體，構成網板運轉軌道。其優點：框架式導軌可以分段吊出水室進行維修，預埋∏形定位槽安裝精度要求不高，側向密封問題比較容易解決。但缺點是框架導軌耗用鋼材多，工藝復雜、造價高，增加了水流阻力。全框架式結構另一個缺陷在這幾次故障也得到體現，高的水位差對網板產生一個向內很大作用力，網板名義長度是3 500 mm，這么長的網板在中間位置高壓差下，容易因強度不足而變形，很容易向內凹進去而與框架碰擦。如果水位差進一步增大，碰擦嚴重情況下首先旋轉濾網無法運行導致過載，進而網板會從軌道脫離壓垮框架。而從框架的結構來分析，從幾次的故障來看整個框架也顯得單薄，雖然框架為桁架結構，但不管在垂直方向還是水平方向都不是米字架，且構件斷面也小，剛性不好且抗穩定性也差，特別是抗壓能力差在事故中充分暴露出來。

2)網板與網板之間采用圓弧嚙合式的機械自密封結構(如圖3：網板圓弧嚙合)。這種機械自密封結構雖然平時維護量小，但是對3 500 mm長的網板不大適用，這么長的網板相對來說本身剛性就差，稍有壓力就容易產生變形，網板變形之后在較小間隙圓弧嚙合處容易卡澀。制造工藝難度也大，需要專門模具用大功率擠壓機擠壓出來。另外當兩塊網板圓弧之間當有垃圾、樹枝進入就會發生嚙合不暢情況。對比公司的二三旋轉濾網網板結構，網板之間用橡皮密封板來密封，就不存在上述提到的問題，只要大修時檢查橡皮密封板是否老化，如有破損老化及時更換就可以。

圖3 網板圓弧嚙合

四期旋轉濾網網板為平板式，網面采用6.4×6.4 mm/Φ2.0不銹鋼編織網絲，但對3 500 mm長、600 mm寬的且沒作加強設計網板來說，平板結構強度顯然是偏弱的。一般網板做得短、窄則強度大，比如沙角C電廠的旋轉濾網的網板也是平板結構，其為英國BRACKETT GREEN公司進口，長度2 600 mm,寬度270 mm，長與寬比例合理相對來說強度也就較高。國內目前除了平板式網板之外，普遍采用較多弧形網板結構(如圖4：弧形網板外形)，比較適合現在環境，弧形不銹鋼板沖孔形網板強度高、攔污能力強、攜污效果顯著、透水面積增大優點(相比同是平板沖孔透水面積增大)[1]。

圖4 弧形網板外形

3)對進水方式及旋轉濾網布置等設計上疑問：目前對外進內出或者內進外出，那種方式比較合理還是有爭論的，各有優缺點。應該具體環境、工況條件及維修習慣決定適合那種進水方式。其次就旋轉濾網與循泵之間間距設置，合理的間距有利于旋轉濾網運行安全，同時流速分布均勻，流態平穩，不至于出現循環水泵入口產生渦流、回流、吸入空氣串等現象，但涉及到泵房場地及投資費用局限，可以拓展比較有限。

4)而從運行維護方面分析，需要完善旋轉濾網前后水位差壓變送器測點設置，水位壓差能及時準確實時反映給運行人員。旋轉濾網故障很大的原因與水位變化沒能很及時給運行人員有關，而水位差變大之后，需要及時投入人工干預，清洗網板上沒有沖洗下來的垃圾。當然這只是作為臨時特殊運行方式，特別是水質變化很大、內河大量排放生活垃圾、甌江大潮情況時。

2 改進措施

考慮到現場實際情況，土建基礎部分做大的改動不太現實，對現有旋轉濾網徹底的改造就目前來說認為也不必要，盡管有這樣那樣的問題，但全框架平板濾網在某些方面也有它優點。為了今后能長期安全運行，先易后難原則，在現有的基礎上旋轉濾網作如下的改進：

1)完善旋轉濾網的全部保護，完善網板前后水位變送器并要準確安裝，設置合理的報警及跳閘水位差保護，因水位差直接反映了旋轉濾網運行是否正常的重要監視參數，當出現水位差異常時及時投入人工清洗。過載保護及鏈條伸長保護安裝到位，并保證投入運行。當設備出現異常時，運行人員及時作出反映，排除異常以免事故進一步擴大。

2)為能有效沖洗網板上的垃圾，需要消除網板沖洗不到的死角：網板下沿寬約為10 cm噴嘴沖洗不到的死角，設計是為攜帶收納垃圾用，不能去掉的。針對這塊死角，首先把原來上下兩行35°水平角度噴嘴，往下調15°角，減小死角范圍(如圖5：網板沖洗噴嘴角度調整)，此外進水側增加一路輔助噴嘴，用DN50沖洗水從沖洗水母管接出，專門沖洗網板四塊分隔區下沿死角，沖洗下來的垃圾同樣進入導污槽。目前兩臺濾網已改造，效果還是比較理想。下一步準備對另二臺也作同樣改進。

圖5 網板沖洗噴嘴角度調整

3)處理旋轉濾網故障過程中，發現框架結構剛性偏弱，特別是橫綴桿、剪刀撐斷面厚度只有5 mm,因為底部第一、第二節框架構件整體更換，利用更換機會，對框架進行結構加強，主要為二方面：立柱、橫梁、人字架、剪刀撐厚度加厚，米字架由原來的5 mm加厚至8 mm;把原來人字架改為剪刀撐架，增加立柱、橫梁、斜撐，組成剪刀撐或者米字形結構桁架，剪刀撐對框架起著縱向穩定，加強縱向剛性的重要桿件，保證框架整體結構不變形。后續有條件所有框架都作整體加強，最起碼框架底部第一、第二節乃至第三節要作加強改造，因為這幾節在整個框架受力最大。

4)針對網板剛性不強狀況，在現有的平板網板基礎不作大的改動上，保持網板基本結構不變，網板中間增裝一個整體式滾輪，滾輪直徑按網板與框架之間尺寸定做，滾輪材質與原來一樣采用耐磨改性尼龍，在框架中間全周加裝凹形導軌，使得網板中間受力作用在框架導軌上，減少網板中間變形量。同時網板長度方向增加兩根厚度為4 mm加強肋板，增強網板強度。

5)目前投入運行的濾網，要縮短濾網大修周期，所有的尼龍滾輪及滾輪軸需要改進。#8A濾網投入運行也只有三個月時間，拆出來發現尼龍滾輪走面異常磨損，滾輪軸套只有2 mm厚的彈性圈，滾輪軸也出現異常磨損。現在情況下只能加強監視，對鏈條伸長裝置保護加強維護投入，當濾網旋轉不正常時及時調整鏈板松緊裝置。

3 總 結

通過上述加強運行維護、改進結構設計等措施后，旋轉濾網目前運行正常，也沒有再出現網板卡澀、框架變形等情況。旋轉濾網在電廠循環水系統設備中，屬于比較薄弱的一個環節，它的運行是否正常關系到下游設備如二次濾網、電動水濾網及凝汽器等設備狀況。當然旋轉濾網作為一個硬件，設備的健全、可靠是基礎，更重要的是設備維護、運行要跟上。比如：濾網底部的垃圾要定期清理，噴嘴堵掉及時疏通，導污槽無法沖走的垃圾要人工清理等等。總之當有缺陷及時消缺，不要把小缺陷釀成大事故。