劉泳

【摘 要】某電廠安全廠用水系統(tǒng)內(nèi)設備的正常、可靠關(guān)乎某電廠機組的穩(wěn)定運行。本文重點介紹鼓型濾網(wǎng)平時容易出現(xiàn)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(tǒng)以后的正常運行有所裨益。

【關(guān)鍵詞】安全廠用水系統(tǒng)；運行；鼓型濾網(wǎng)；故障；經(jīng)驗反饋

0 前言

安全廠用水系統(tǒng)能夠?qū)⒃O備冷卻水系統(tǒng)（以下簡稱RRI系統(tǒng)）收集的熱負荷傳送至海水。該系統(tǒng)即是冷卻系統(tǒng)的一部分，又具有安全功能：能夠在發(fā)電機組正常運行和事故情況時，把從安全有關(guān)系統(tǒng)、構(gòu)筑物、部件收集的熱負荷傳送至海水。該系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)內(nèi)大部分設備的運行環(huán)境惡劣。該系統(tǒng)內(nèi)負責粗過濾海水和除污的鼓型濾網(wǎng)運行負擔重，故障率高，對電廠機組的安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。

1 系統(tǒng)運行

1.1 系統(tǒng)流程

安全廠用水系統(tǒng)由兩個實體隔離且獨立的回路構(gòu)成A、B兩個系列。該系統(tǒng)取水口低于海平面5.82米，從兩條DN1200的鋼筋混凝土內(nèi)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(wǎng)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(nèi)配備四臺安全廠用水系統(tǒng)的鼓型濾網(wǎng)，每臺鼓型濾網(wǎng)上游分別設置一臺檢修閘門。

1.2 系統(tǒng)設備

安全廠用水系統(tǒng)內(nèi)海水經(jīng)格柵除污機進入鼓型濾網(wǎng)，鼓型濾網(wǎng)的作用是去除海水中細小雜物，以確保系統(tǒng)設備的正常穩(wěn)定運行。鼓型濾網(wǎng)直寬為1.8米，直徑為19米，網(wǎng)孔為3*3毫米。鼓型濾網(wǎng)主要由小齒輪、沖洗裝置、鼓骨架外側(cè)的齒圈、驅(qū)動裝置、潤滑系統(tǒng)、陰極保護塊、鼓骨架、主軸、密封裝置等部件裝置構(gòu)成，如圖1所示。正常運行時由驅(qū)動裝置帶動小齒輪，鼓骨架外側(cè)的齒圈與小齒輪嚙合，驅(qū)動鼓型濾網(wǎng)以設計線速度的轉(zhuǎn)動。

鼓型濾網(wǎng)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(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)較為堅固。鼓型濾網(wǎng)的驅(qū)動、傳動由雙速電機、變速箱、傳動軸、小齒輪、鼓骨架外側(cè)的齒圈等配合完成。主軸采用調(diào)心滾珠軸承支撐，配備潤滑系統(tǒng)連續(xù)添加潤滑油脂。鼓型濾網(wǎng)連續(xù)轉(zhuǎn)動的同時，海水經(jīng)鼓網(wǎng)鼓骨架內(nèi)側(cè)，通過網(wǎng)板向外側(cè)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(wǎng)進行連續(xù)沖洗，以去除鼓型濾網(wǎng)網(wǎng)板上殘留的細小沙粒、雜物等。每臺鼓型濾網(wǎng)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(wǎng)內(nèi)外壓差值小于0.2米水柱時，以低速模式運轉(zhuǎn)（線速度5米/分鐘）。當設在鼓型濾網(wǎng)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(wǎng)以高速模式運轉(zhuǎn)（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(wǎng)經(jīng)320秒延時（相當于再轉(zhuǎn)動11/3轉(zhuǎn)），由高速模式切換至低速模式運轉(zhuǎn)。如果壓差值大于等于0.3米水柱時，向主控室發(fā)出第一次報警，此時由運行人員對濾網(wǎng)進行檢查。如果壓差值大于等于0.5米水柱時，向主控室發(fā)出第二次報警。

2 經(jīng)常發(fā)生的故障及分析

2.1 鼓型濾網(wǎng)齒輪故障及改進方案

鼓型濾網(wǎng)由傳動軸上的小齒輪與鼓骨架外側(cè)的齒圈嚙合帶動鼓型濾網(wǎng)轉(zhuǎn)動，鼓骨架外側(cè)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(xù)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(zhì)。運行一段時間就會出現(xiàn)齒輪、齒圈磨損，嚴重時影響鼓型濾網(wǎng)的正常運行。

在鼓型濾網(wǎng)的運行環(huán)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(shù)，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(jīng)過學習國內(nèi)外相關(guān)資料，與電廠內(nèi)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(zhì)換型為MC尼龍材質(zhì)。該材質(zhì)具有比傳統(tǒng)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(yōu)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(zhì)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(wǎng)斜拉筋介紹及斷裂誘因

鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)有二十根主輻條，每根主輻條兩側(cè)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(zhuǎn)濾網(wǎng)斜拉筋發(fā)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(jié)合受力分析，拉筋受到循環(huán)載荷作用，存在疲勞斷裂的受力源。鼓型濾網(wǎng)拉筋5年更換一次，鼓型濾網(wǎng)運行一周大約12分鐘，在壽命內(nèi)，拉筋受到約219000次循環(huán)載荷，且循環(huán)載荷不大，屬于低周期低應力疲勞斷裂，在這種情況下發(fā)生斷裂，主要是海水腐蝕環(huán)境誘發(fā)了斷裂。

3 小結(jié)

安全廠用水系統(tǒng)為安全相關(guān)系統(tǒng)，本系統(tǒng)設備的長期正常穩(wěn)定運行，對于整個機組的安全性，經(jīng)濟性有著十分重要的意義。系統(tǒng)內(nèi)鼓型濾網(wǎng)等設備運行環(huán)境惡劣，故障率較高，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應增加對該類設備的關(guān)注，從內(nèi)因及外因等方面對已經(jīng)存在和可能發(fā)生的故障進行分析，及時消缺或改造換型。

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