凝汽器胶球清洗装置技术的发展三代收球网与二次滤网结构特点、工作原理及使用性能
收球网和二次滤网是胶球清洗凝汽器管系统与冷却水二次过滤系统中的两大关键设备。介绍了新研制开发的更先进的三代收球网与二次滤网的结构特点、工作原理及使用性能。
凝汽器冷却管水侧的脏污，会使凝汽器传热恶化，冷却水量减少，汽轮机排汽压力升高，热耗增加0.8%～1.5%,甚至机组长期低负荷运行。而清洗冷却管要减负荷或停机使机组减少发电量0.5%～1.5%。诞生于50年代的凝汽器冷却管连续清洗技术就是为解决凝汽器冷却管脏污问题，在机组整个使用寿命期间始终保持凝汽器的佳清洁状态，消除因凝汽器脏污而产生的不良后果。随着技术的不断发展，凝汽器冷却管连续清洗技术关键设备的收球网和二次滤网，已经更新换代多次，技术更加完善，使用更为方便灵活，愈来愈受到用户的欢迎。
凝汽器冷却管连续清洗技术的工作系统见图1。整套装置包括胶球清洗冷却管系统与冷却水二次过滤两个独立的系统，两者功能不同，可以单独选用其中一个，也可以联合使用，这要视使用者的冷却水水质条件而定，在闭式循环的冷却水系统中，若水质清洁，没有大颗粒的杂物堵塞冷却管口，可以考虑单独选用胶球清洗冷却管系统。开式循环中冷却水是江、河、湖、海的用户应考虑选用包括两个系统在内的全套装置，特别是在水源和循环水泵站距机房较远，循环泵前的拦污栅与旋转滤网管理不善的用户更应选用。两个系统中的两大关键设备—收球网和二次滤网结构复杂，技术含量高，制造难度和投入也大，而且直接关系到各自系统能否投入使用及其性能的优劣。下文对收球网和二次滤网作一介绍。
1、收球网
要维持海绵胶球对冷却管的连续清洗，就要将球源源不断地送入进口水室，再将清洗过冷却管的球回收，再次用于清洗管子。收球网就是用来把分散在冷却水中的球全部收集的装置。经过多年的研究，才发展到今天的三代收球网。下文重点介绍三代收球网的技术性能。
1—电动执行机构2—网板3—导流板4—人孔5—测压管6—胶球引出管
图2三代收球网示意图
图2为三代收球网示意图，在一个很短的管道中放置了一个A型栅格网，顶部为迎水端，网板将整个管道截面全部遮档，底部为胶球引出管的两个出口，A型栅格网的两片网板由两根转轴转动，在非运行工况时网板可被旋转一定角度，形成与水流平行的H型结构。H型结构使水流对网板进行反冲洗，可冲洗网上杂物及减小水阻。在投球运行时将网板转回到原来的A型结构。这种收球网的结构特点介绍如下：
(1)导流板导流板可将胶球顺利地引入引出管，否则球就会堆积在喉部网板板面上，积多了还会把引出管喉部堵塞。三代收球网的胶球引出管在筒壁两侧，而二代收球网为中心喉部引出。所以作为改变喉部流线方向的导流装置就大不一样，前者外缘是沿筒壁与网板平面平行的一个异形板条，(见图3)。导流装置的安装位置十分严格，不能偏差，否则将得不偿失。
(2)内部结构大大简化三代收球网的内部结构比二代产品有了很大改进，由表1可见三代收球网只有两根转轴，轴头由连杆组合成一个公用的电动装置，而二代产品却有大小共9根转轴，由4个电动装置操纵，因此前者费用大为减少。
图3三代收球网导流板示意图
(3)外型安装尺寸小三代收球网筒体直径D与筒体长度L之比大。一般在标准设计中收球网筒体直径与冷却水管直径取相同尺寸，除极少数冷却水设计流速超过2.5m/s以上，可适当放大长度L用以降低水流对网板的过大动载荷外，三代收球网的D/L可以高达1/1,而二代收球网的D/L则达1/2,在新的电厂设计时不可能为了照顾收球网的高度而改变土建和管道标高，所以三代产品对电力设计单位提供了满意的外型尺寸。
(4)栅格网板的组装形式栅格网板的
设计水平与加工质量直接关系到收球网的使用性能。三代产品在设计上作了重大改进，将原先产品那种栅条与筋条全部焊接组合的方法改为栅格板上打孔，穿过筋条由隔圈保证间距，再用螺母两头固定。为了提高栅格板的抗扭刚度，每隔一定距离加上一根厚栅条并由加强筋将各厚栅条组成有一定厚度的框架结构，从而避免了因焊接应力引起网板变形及焊接质量不好而引起网板开裂等缺陷，可保证栅格网长久不变形。
(5)电动执行机构的强化以往二代产品普遍存在电动执行机构自锁性能差，不能控制网板准确到位的缺点。三代收球网采用大减速比的螺旋直行程推进方式，具有推力大自锁性好的特点。只须加装一个小功率的减速机就可以使动作平缓有力，任意位置的自锁性能都好，在水流冲击网板时不发生抖动及位置移动。这就保证了收球网的使用性能长期稳定。
(6)外壳的衬胶处理可提高使用寿命
除了收球网内部网板，轴系部分采用不锈钢外，对外壳碳钢的内壁选用了国际上通行的衬胶工艺，这样加工成本不会增加多少，但整个设备的使用寿命可从生产厂保证的10年增加到20年或更长。同时只要再将内部网板的选材稍作改进就可以用到海水作为冷却介质的换热器中。
自开始研制三代收球网产品以来，国内目前已有清河、军粮城、阳宗海、戚墅堰等电厂200MW机组，常熟、达旗电厂300MW机组，哈尔滨三发电厂600MW机组等十多台大机组安装了三代收球网，通过调试都顺利地投入正常使用阶段，用户普遍反映设备性能好，收球率高，操作方便。必须说明的是胶球清洗使用性能的好坏还与凝汽器的参数有关，如凝汽器中的管子本身被杂物堵塞、进出口水室中的涡流区、水室顶部的空气、冷却水流速太低等等因素都会把球滞留在凝汽器中，所以在胶球清洗投人使用前，要弄清楚凝汽器的上述情况，不要急于投入大量胶球。
2、二次滤网
冷却水中含有各类杂物进入凝汽器后会堵塞管板及管口处，不但减少冷却水流量、降低循环倍率，还阻碍胶球对冷却管的清洗，在冷却水泵前虽设有拦污栅和一次滤网，但往往不能把杂物清理于净。为了确保水质清洁，还需在靠近凝汽器入口处加装二次滤网来清理水中杂物。由于二次滤网处在凝汽器入口附近，其位置限制了它不能象一次滤网，拦污栅那样占据很大的空间，尤其是在老机组改造项目中所给的许用空间小，只能在管道上的直段或利用弯头的位置安装二次滤网。而早期的二次滤网相当简单直观，如翻板式(见图4),随后出现了固定切向外旋式、带导向蝶阀外旋式，……等型式的二次滤网。直到目前为止，上述各种型式的二次滤网包括原始的翻板式仍有电厂在使用，由于排污性能差，当二次滤网被杂物堵塞而不能排污冲洗时，只能停机人工清除杂物。严重影响了机组经济效益。
图4翻板式滤网简图
三代产品EDF型二次滤网是我们新研制的一种高效冷却水净化装置，属国内创。具有多种良好的性能参数，只需在部分另部件上作改动就可以派生出多种使用范围的不同参数的滤网产品，该滤网的结构见图5,该滤网为锥形结构，锥面遮住整个管道截面，锥面上开满了小孔，夹带着各种类型杂物的冷却水由下向上进入滤网，网芯锥面将杂物全部阻挡在其下部，清净的水由小孔流过锥面继续向上流出。撑筋把网芯分割成若干面积相同的区域，中心有一根粗管子，连接了一个可以随管轴转动的排污斗，杂物可由排污斗经排污管排到滤网筒外面。当排污斗逐个区域移动时，整个锥面上的杂物就可被反向水流冲洗干净，其技术性能与结构特点如下：
图5EDF型二次滤网结构示意图
(1)排污效果好不但能滤下杂物而且还能自已排出杂物，始终保持有效的过滤能力，由于该产品利用负压反冲洗原理排污，且整个网芯又被划分成若干独立不受干扰的相对密闭区域，包括贝壳、杂草、塑料布在内的各种杂物都将被迅速清除干净。这一特点比起外旋式、内旋式二次滤网和旋转网芯反冲洗滤网都要好得多。
(2)外型尺寸小，安装方便决定滤网外型尺寸大小的一个重要参数是滤网网孔通流面积比，即滤网开孔总面积n×Sa与冷却水管横截面积So的比值。这一比值在EDF型二次滤网上取的很小，原因是它的排污效果好。另外，EDF型二次滤网比其它类型二次滤网的外形尺寸均小，为电厂的布置、安装提供了方便，无论是用于新建机组或老机组改造均很方便。同时为了满足不同安装条件的要求，EDF滤网除了直管式还有弯管式。
(3)排污量小与其它类型的二次滤网比较，EDF滤网的又一特点是排污量小，约占冷却水流量的2%左右。其它的二次滤网排污水量较大(5%～10%)造成浪费。
(4)水阻小新滤网在冷却水设计工况下对整个系统的附加水阻在3.9kPa左右，由于新滤网的反冲洗效果好，排污彻底，因而能够经常保持水阻在低范围内运行。
(5)操作灵活由于EDF滤网的设计思想先进，对操作的精度要求高，排污斗转动时平稳，定位精确，机械传动部件耐腐蚀，密封性能好，可靠性高，可保证滤网的长期使用。同时在滤网的自动化操作使用、电动装置的可靠性、维护检修、排除故障等方面均有所提高。
