凝汽式汽轮机二次滤网故障分析与改进措施

朱 曜，杨 君

（上海电力股份有限公司吴泾热电厂，上海 200241）

二次滤网的作用是拦住水中污物、保持凝汽器水室处于清洁状态，是凝汽式汽轮机的清洁卫士；二次滤网是辅助设备，如果滤网被堵被卡，会使凝汽器真空下降，严重时还会影响发电机组的安全运行。目前，黄浦江水受污染比较严重，水面不时有垃圾和水葫芦漂浮，水质浑浊，加上小鱼小虾小蟹游窜，使得二次滤网频繁启动清扫，引发清扫设备故障，成为影响发电机组安全经济运行的设备之一。

1 二次滤网

1）滤网结构 凝汽器进水管装有ZXL-1800-Ⅱ型锥形机械旋转二次滤网（见图1），采用电动旋转反冲式结构，由壳体、不锈钢网芯、传动机构、减速机、强排污装置等主要部件组成。滤网进口设计成线型锥头，确保循环水能平滑流畅通过，并采用PLC微机控制系统进行日常清洗。

图1 二次滤网

2）工作原理 经过拦污栅和一次滤网过滤的循环水中仍含有不少悬浮物和泥沙等杂质，经过循环水泵进入二次滤网再次过滤。当水中悬浮物、塑料薄膜等杂质，在滤网表面附着一定数量，导致滤网的内外水压差值超过正常值时，PLC微机控制系统启动排污设备投入工作，将附着物排出二次滤网；当滤网的内外水压差值恢复到正常值时，PLC微机控制系统关闭排污设备，停止清扫。如此循环清扫，直至完成整个过滤排污工作。

2 二次滤网故障分析

2.1 故障原因

1）黄浦江潮位低 追溯黄浦江多年的潮位、水温、水质数据及查阅滤网清扫日志，发现一天不同时段的二次滤网堵塞次数是不同的，但具有一定的规律。因此，可以认为二次滤网发生故障与黄浦江的潮位高低有关。例如：2011年1月至3月期间，二次滤网投自动运行时黄浦江潮位与垃圾阻塞次数统计，如表1所示。

表1 潮位与垃圾阻塞统计

对比表1中数据，发现2月份黄浦江潮位落差最大值为1.04 m。也就是说，当黄浦江潮位较低时，由于江面接近拦污栅的底部，会在进水时将更多的漂浮物和水生物带入循环水母管，从而造成二次滤网来不及排污而被堵塞。

通过对旋转滤网排污量的统计，得出一旦垃圾量较大造成循泵滤网阻塞超出1次／h时，就容易发生二次滤网故障。

2）受循泵启动影响 依据二次滤网设计规范及技术规程要求，二次滤网的内外差压值不得超过18.0 kPa。根据2011年2月份每周三启动循泵数据，并结合当月黄浦江的潮位变换，整理出轮换启动循泵的次数如表2所示。

从表2可看出，无论当时黄浦江潮位在何位置，只要启动循泵，二次滤网均发出报警信号，显示二次滤网内外差压很大，均超过18.0 kPa。这是因为循泵启动时水流量突然增大，使水上垃圾迅速流向滤网，造成二次滤网内外差压大现象。

从表2还可看出，旋转滤网的网板碎片随着循环水流入循环水管道，因网板碎片体积较大，无法通过二次滤网网板孔眼，在经过二次滤网排污门时被卡在排污门处，导致二次滤网内外差压进一步增大。

表2 轮换启动循泵次数

总之，在考虑潮位因素的同时，要多加注意循泵的启动策略。

3）二次滤网清洗能力差 依据二次滤网设计规范及技术规程要求，正常运行时二次滤网的内外差压约为8.0 kPa。2012年2月份，对二次滤网清洗后的内外差压值汇总，如表3所示。

表3 二次滤网清洗后内外差压

从表3可看出，在黄浦江潮位和循泵启动的状况下，机11的2台二次滤网清洗后的压差值要比机12大，大多超过了8.0 k Pa标准值。机12的2台二次滤网清洗后的内外差压值的范围为6.6～8.6 k Pa，处在8.0 k Pa标准值附近。由此得出，机11二次滤网的清洗能力较差。

4）二次滤网控制方式 对滤网压差进行连续监控，正常运行时的压差为5.0～7.0 k Pa。当压差达到16.0 kPa动作值时，PLC微机控制系统启动二次滤网旋转，进行反洗并打开排污门，开启时间约为20 s。

在实际运行过程中，当循泵开启后，瞬时水流造成大量垃圾冲向二次滤网并吸附在上面。由于滤网自动控制时只有当压差为16.0 kPa时才会自动开启，这就导致启动滤网时，滤网已被较多垃圾吸附，无法及时排出，造成垃圾越积越多，压差越来越大，最终堵塞滤网甚至跳闸。对滤网自动控制时的压差进行数据统计，得出时间与压差的关系成正相关。

这就说明，在自动控制方式时，当压差超过16.0 kPa时，虽然启动二次滤网的旋转滤网并打开排污门，但是二次滤网的压差并没有随着时间的推移而下降，反而逐渐上升，最终导致二次滤网堵塞。

5）二次滤网排污管排污能力差 二次滤网排污管接在循环水出水门前，正常运行时出水门并不全开，一般开度为35°～50°，冬天约为30°或者更小，这就影响到二次滤网的排污能力。

3 技改措施

3.1 开启循泵策略

1）提早10～15 min启动旋转滤网 这是因为旋转滤网清洗时间短，还未清洗干净循泵就启动，容易造成大量垃圾冲击旋转滤网。轻则会使垃圾漏入循环水母管，影响二次滤网差压；重则造成旋转滤网网板破碎，大量垃圾从网板破碎处流入循环水系统，造成二次滤网内外差压增大。尤其是旋转滤网的碎片容易使二次滤网的排污门卡住，引发二次滤网故障。总之，在启动循泵前要有足够的时间清洗二次滤网。不同时间清洗旋转滤网的数据统计，如表4所示。

表4 不同时间清洗旋转滤网的统计

从表4可看出，启动循泵前提早10～15 min启动旋转滤网的清洗效果比较好。问题是提早时间越长，辅机消耗的电量也越多。因此，综合考虑各种方案，确定提早10 min为最佳控制策略。实施这种控制策略后，旋转滤网的网板无破损，不会有大量垃圾漏入循环水母管，从而保证了二次滤网的内外差压及排污门的正常工作，同时也减少了二次滤网的清洗次数。

2）潮位高时开启循泵 试验数据表明，要在黄浦江潮位高时开启循泵，可以减少垃圾量。

3.2 调整清洗方式

在循泵切换前，调整二次滤网由自动清洗控制方式切换至手动清洗控制方式。这是因为二次滤网在自动清洗时，只有当差压大于16.0 kPa才会清洗。启动循泵后，由于垃圾突然增多，自动清洗方式失效，等二次滤网开始清洗时差压已经很高了。为此，启动循泵前要将二次滤网由自动清洗方式切至手动清洗方式，同时开足排污阀，用以保证滤网转动和排污畅通。

调整清洗方式后，在启动循泵时对二次滤网差压进行比较，结果2台300 MW机组的二次滤网差压都有所下降，低于18.0 k Pa报警值。多次启动循泵，二次滤网再无报警现象。

3.3 调整出水门开度

二次滤网的工作原理是利用排污阀后管道内与二次滤网前压力差将二次滤网上的垃圾吸走排出。排污管接在凝汽器循环水出水门后，其清洗能力与循环水出水门的开度有着直接关系，即循环水出水门开度越小，出水门后与二次滤网前压差越大，二次滤网的清洗能力就越好。针对机11二次滤网清洗能力差的问题，决定在确保设备稳定运行与经济性的前提下，关小机11循环水出水门。调整循环水出水门开度数据，如表5所示。

表5 调整循环水出水门开度

利弊权衡后，将机11循环水出水门的开度设为50°。通过这个措施，既提高了机11二次滤网的清洗能力，使得清洗后的滤网内外差压值小于8.0 k Pa标准值，同时也不影响清洗设备的正常运行。

3.4 改进后效果

实施新的控制策略和优化措施后，取得了较好的效果。2011第三季度，4台300 MW机组二次滤网故障次数统计，如表6所示。

表6 二次滤网故障次数

由表6可看出，实施新的控制策略和优化措施后，明显减少了故障次数，节约了大量的人力物力。通过解决二次滤网故障次数多的问题，在减小二次滤网差压的同时略微提高了凝汽器真空，从而提升了300 MW机组的经济性。

4 结语

以降低设备的故障次数、提高运行效率为目标，从故障发生时间和原因入手，逐一找出解决问题的方法，尤其是对启动方式的调整、潮位的选择，通过多次试验和优化，最终确定改进后的控制策略。通过对二次滤网故障的消缺，体会到在日常运行维护中，千万不要把二次滤网的堵塞事件看成是个小问题。倘若不及时解决问题，它将严重影响燃煤供热机组的经济、安全和稳定运行。