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循环水系统故障的原因分析及其解决措施

本文分析台州发电厂循环水系统故障的原因，介绍循泵进水口前池和一、二次滤网的改造方案及实施后的效果，并对循环水系统改造后尚存在的问题提出了进一步的建议。
    概述

    台州发电厂南临椒江，凝汽器冷却水从椒江江边取水，为开式循环，循环水取水受自然条件限制采用明渠引水。电厂自1980年筹建以来，已分别建成一、二、三、四期工程a6号机运行，系统布置。
    1 存在的问题
    近年来由于进水口及前池出现泥沙淤积，在低潮位时一期循泵进水不足，造成循泵夹带空气严重，振动大，出水压力偏低（母管压力只有0．05MPa）。尤其是1、2号循泵并列运行时水量明显不足，泵的振动加大，出水压力*低为0．04 MPa。虽然每年对进水口及前池进行挖泥，但不能解决这一问题。为了保证循泵的**运行，不得不调整循泵运行方式，即避开1、2号泵同时运行，使两台泵常年有1台处于备用状态，造成循环水系统**运行方面存在薄弱环节。

    2 原因分析
    循环水系统影响机组**经济运行主要表现在凝汽器真空的下降，循环水虹吸的破坏，影响机组的出力。尤其在夏天，由于1、2号机凝汽器真空低，出水虹吸破坏次数较多，机组不得不经常降出力运行。其原因一方面是循环水压力偏低（0．04～0．05 MPa）。另一个方面是一、二次滤网效果差。一～三期的一次滤网型号为ZH－3000，按66典水标准设计，为无框架正面进水结构，1982年开始投入运行。由于设计标准低，设备老化，存在以下问题：(1)旋转滤网网板与网板之间间隙太大，约15 mm。(2)滤网两侧无侧封板。(3)滤网底部间隙太大。(4)网板骨架刚性偏低。造成拦截污物效果差，特别是夏天或汛期，悬浮垃圾及杂物从滤网大量进入，使凝汽器换热效果明显下降，严重影响凝汽器真空。
    1、2机凝汽器原设计在厂房内凝汽器入口处装有2台Φ1400固定式二次滤网，需冲洗时，开启蝶阀导流冲洗。二次滤网经过十几年运行已全部损坏，在大修时已拆除，改成直通管通水。在夏季和汛期，大量的悬浮垃圾及杂物进入凝汽器，影响凝汽器真空，有时甚至影响到循环水出水虹吸，严重影响机组的**运行。
    为了保证机组**经济运行，不得不在每天3个低谷时段为凝汽器清扫及运行反冲洗，缓解汽轮机因真空低带不上负荷的矛盾，减少循环水虹吸破坏现象。

    3 改进措施
    为了增加机组**性与经济性，提高设备运行可靠性及减少设备维护的劳动强度，必须尽快解决循环水系统存在的问题，经过详细的分析与论证，提出了循泵前池及一、二次滤网的改造方案。

    3.1 对循泵前池的改造
    确定了4种改造方案：(1)一、二期与三期前池间隔墙部分拆除。(2)一、二期与三期前池间隔墙全部拆除。(3)在一、二期工程前池增开新的进水口。(4)既拆除一、二期与三期前池的隔墙，同时又在一、二期前池增开进水口。为了寻求改造的*佳效果，使泥沙量淤积*少，同时尽可能减少改造工程量，对4种改造方案和原设计方案进行水工模型试验。先进行清水试验，观察各种方案在不同运行工况下，即泵的不同运行方式和不同潮位下进水口前池的水流流场，测量前池内各主要部位的流速分布，定性分析进水流道及前池中泥沙可能的淤积情况，以选择较为合理的改造方案。
    通过清水试验得出以下结论：各种改造方案完全避免淤积是不可能的，但这些改造对改善淤积都能起到一定作用。第4种方案效果*佳，但工程量*大，施工期间影响机组运行，不可取。第1种方案对改善现有问题有明显效果，该区域原流速较低，淤积严重，即部分隔墙拆除后，该区域流速明显增大，由原来0.076 m/s提高到0.29m/s，前池流速在低潮位时分布矢量图。这对改善前池在1、2号泵前的淤积以及1、2号泵在低潮位时的抢水现象有明显的作用，并且工程量*小。对此方案进行混水试验，可确定进水口流道及前池中各部分淤积情况。从试验结果来看，前池中的主要淤积区域在一、二期与三期的隔墙附近，在拆除后的隔墙附近可减少淤积厚度0．7 m左右。通过上述试验与分析，决定采用方案1(局部连通法)，解决前池进水口存在的问题。
    3.2 一次滤网改造
    对国内*新旋转滤网进行了较**的调研，通过仔细的分析比较后决定采用“圆弧啮合式”旋转滤网，整台更换。“圆弧啮合式”旋转滤网优点是：
    (1) “圆弧啮合式”网板结构，可使网板增加强度。网板与网板之间利用圆弧啮合式机械自密封原理，间隙始终保持在5 mm以下，使水中悬浮物及污物难以通过滤网，提高滤网清污能力。
    (2) 网板水阻小，过水量大。
    (3) 采用悬挂式传动方式，将传统的保险销过负荷保护改为利用压缩弹簧受压后变形，使行程开关断电，起到超负荷保护作用，当排除超负荷因素后，弹簧自动复位，即可接通电源使滤网正常运行，维修方便。
    (4) 制造精度提高，运转平稳、灵活、噪声小、无卡涩现象。

    3.3 二次滤网改造
    我厂曾使用过的二次滤网型式较多，有固定式、网芯旋转式、排污斗旋转式等。根据实际使用情况以及对同类型机组使用情况的调研结果，认为网芯旋转式二次滤网较适合我厂。但网芯旋转式二次滤网原设计为齿轮传动，小齿轮容易损坏，垃圾容易进入齿轮室造成传动卡涩，故选用涡轮涡杆传动网芯旋转式二次滤网。由于网芯旋转式二次滤网较原固定式二次滤网外形大得多，只能把二次滤网移位安装在循泵出口。在循泵出口阀门井内，1、2、3号循环水母管上并列布置3台Φ1800二次滤网，此方案投资较省、施工工期短。对原阀门井内1、2、3号循环水母管部分管道、阀门进行更换，保留原有膨节及逆止门，将二次滤网布置在循泵出口逆止门及电动门之间，二次滤网前及电动蝶阀前各增设一伸缩接头，将循泵出口母管及阀门布置在新设切换阀门井内。
    4 改造后的效果
    在2001年上半年1号机大修过程中，实施了上述改造方案。前池连通工程水下施工难度较大，采用水下爆破，但不影响附近循泵的**运行。工程历时90多天，使一、二期前池与三期前池相通。另外对1、2、3号循泵一次滤网逐台进行更换。对二次滤网改造土建工程在大修前实施并大部份完工，在大修期间对管道、滤网进行改造，加装3台二次滤网。
    对循环水进水口改造效果进行验证，在*低潮位时，同时开启1、2、9号相邻循泵运行，循泵振动正常压力达0．08 MPa，但一期循泵有空气声，母管振动偏大，说明进水口总的水量不足，但比改造前状况有明显好转，正常运行母管压力在0．08～0．12 MPa，在各种潮位下可灵活安排各台循泵的运行方式。同时凝汽器进水压力提高到0．06～0．09 MPa，达到了改造的预期目的。

    5 进一步改进的建议
    由于椒江上游水流的部分改向，影响到电厂循泵进水口前沿水的流向变化，使进水口淤积日趋严重。尤其是三期进水口情况*严重。在*低潮位时，三期进水口的淤积严重影响三期循泵进水量。另外由于一、二期循泵是轴流泵(型号50ZLQ－50)，三期是混流泵（型号1400HLQ－16），混流泵扬程高，流量大，存在着抢水现象，造成1号循泵运行时由于进口水位低引起的循环水夹带空气、进出口管道振动等问题。
    本厂已准备对进水口进行彻底清泥，解决进水量不足的问题。建议今后要加强对进水口及前池的定期清淤工作，同时对进水口前沿水流流态及淤积情况要定期测量，为今后更好地解决淤积问题提供科学依据。在循泵运行方式上，应定期更换循泵的运行组合，避免使备泵处于长期备用状态而引起该泵进水口淤积。
    一、二期循泵从总体情况来看，循泵出力偏低，运行可靠性较差，循环泵循环水流量普遍不能达到额定值，凝汽器端差偏大，在夏季影响*大。建议将轴流泵改成双速混流泵，在夏季采用高出力运行，以保障循环水系统**运行，在秋冬季节可降低出力，以节约厂用电。
    另外，二、三期一次滤网未曾改造，存在同样问题，3、6号机原老式二次滤网也存在问题，有的已不能运转或已取消。夏季凝汽器清扫频繁，影响机组正常运行。建议对老式的一、二次滤网进行改造，提高设备可靠性。只有这样，全厂循环水系统运行状况才能得到彻底的改善

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