电站凝汽器胶球清洗收球网设计新突破

      凝汽器是发电厂设备中一个非常重要的部件。从热力学观点来看，凝汽器在蒸汽动力装置的热力循环中起着冷源作用。当汽轮机的初参数不变的条件下，凝汽器温度每降低10度，装置效率提高3.5%，凝汽器每改变1kPa,汽轮机功率平均改变1%--2%。由于火力(核)发电厂中凝汽器管道结垢，造成冷凝管内污物堵塞，导致凝汽器的换热效率降低，引起汽轮机排汽压力的增加，最终导致发电机组输出能量的损失。因此，保持凝汽器换热管路的清洁，提高凝汽器的换热效率。对提高整个机组的热效率有着非常重要的影响。凝汽器胶球清洗装置是改善凝汽器清洁度、提高汽轮发电机组热效率的重要设备。它借助水流的作用将直径略大于凝汽器冷却管内径的清洁胶球挤过冷却管，对冷却管内壁进行反复擦洗，并把杂质带出，从而提高冷却管清洁度，避免垢下腐蚀，延长冷却管使用寿命。该装置可在机组不停机、不减负荷的条件下使用。改善了凝汽器真空度和提高了汽轮机热效率。
      胶球自动清洗系统技术指标及相应要求: 技术指标: 收球率>96%，为保证系统达到较高的收球率，进行如下的工作是必要的:
      ①凝汽器水室的四角应以钢板衬成圆角，以消除直角涡流区。在本系统投入运行前要求管束无堵塞，无结垢。
      ②海绵胶球的海绵孔大小应均匀，彼此连通，无光滑表皮。浸泡在80 。C水中应不老化，无疏松、且耐磨性好等。
      ③若未安装二次滤网装置，要求一次滤网过滤精度不大于10x10 (mm)。
      ④胶球泵的安装位置应尽可能靠近收球网，且使其入口标高低于收球网引出口。
      ⑤胶球自动清洗系统管道的铺设，应尽量减少弯头的数量和铅垂方向的改变，以小管道水阻。
      ⑥凝汽器冷却管内的水流速度应保证在2.5m/s~1.7m/s之间。
      ⑦凝汽器水室中除循环水管进出口外，其他通往外部的管口径加装孔径为7mm的网罩，水室隔板与端盖结合严密无串缝，水室内不存在积球的窄缝。
收球网
      收球网是胶球清洗系统中的关键设备，它安装于凝汽器出水管段上，它的作用是把胶球从冷却水中分离出来，且必须具备不漏球、不卡球的性能，球被回收后由引出管从收球网引出打回装球室。目前收球网结构形式是他的栅网板可以转动，在胶球装置投运时，网板处于收球位置，在不投运清洗装置时，该栅网板可以旋转到与水流方向一致的位置; 既减少水阻又起到清除栅网板上杂物的作用。网板的转动定位由电动执行机构执行(小型收球网为手动控制)。栅网板到位与否是保证收球网收球率的关键之处。

收球网设计
收球网是胶球清洗中回收胶球的关键部件，它安装在凝汽器循环水的出水管上，是将在凝汽器中工作的海绵胶球在循环水中分离、收集出来，再循环。它应设计成能够确保不失球的同时，用较短的时间和小的水量将胶球送入出球管。
收球网系统工作原理: 用比重与水相近的海绵胶球，投放进装球室，启动胶球泵，打开装球室两端球阀，胶球混和在略高于循环水压力的流水中由凝汽器进口处进入钢管。由于胶球进口管管口向下，胶球能均匀地分布到各铜管。胶球是一个多微孔柔软的弹性体，有较小的压差就可以穿过比它外径小1-2mm 铜管内径。胶球每经铜管一次，就等于对铜管内壁摸擦一次，消除了铜管内壁的污垢。胶球继而随水流向循环出水管，进入收球网，在网壁阻拦下进入网底，再在胶球泵进口负压的作用下经过胶球泵，重新回到装球室, 并不断重复上述运动，对铜管进行连续清洗，保证了凝汽器的清洁度。

方案论证
      第一代为固定型收球网。第二代产品为带有上、下收球网板的活动棚格型收球网。随着胶球清洗技术的发展，第一、第二代产品均已过时。现在大多数电厂都是使用的第三代收球网。
      第三代收球网有活动栅格分流型(SF型，见图1)、活动栅格漏斗型。
(SL 型，见图2)、活动栅格单板型(SD型，见图3) 等是收球网。设计合理、结构简单紧凑、操作维护方便、适应性强、使用效果好，是目前该技术领域内的新成果，自80年代中期就开始作为换代产品被广泛推荐使用。收球网的选型，主要取决于:
      1、循环水管公称通经(大管径的采用SF 型或SL型，小管径的采用SD 型)。
      2、凝汽器出口管中循环水流速(与收球网强度、网板夹角、胶球硬度等有关)。
      3、凝汽器冷却管(以下简称冷却管) 内流速(与胶球直径、硬度有关)。
      4、冷却管公称通经(与网板棚格间距、胶球直径有关)。
      5、冷却管材质(与胶球品种有关)。
      6、收球网立式或卧式布置(与操作轴结构形式有关)。
      7、凝汽器有无逆洗(反冲洗) 系统(与收球网强度有关)。
      活动收球网由1-网后侧压点 2-网前侧压点 3-收球网外壳 4- 导流板5-轴 6-网板7胶球引出管等组成。

技术要求
      1.两端设计有法兰，网板前后设有压力测点。
      2.网板的栅格缝隙应符合设计要求，其误差不超过土0.4mm。
      3.网板板面平整、光滑，平面度在500X500mm范围内不大于2mm。
      4.网板具有足够的强度和刚度。
      5.活动网板与轴联接牢固。
      6.活动网板与固定网板间的间隙均匀，并应符合设计要求，其最小值不得小于2mm。
      7.网板反洗角应符合设计要求。
      8.导流板与筒壁贴合严密，个别不严处缝隙不超过1.5mms
      9.网板在收球位置时围带周边与简壁贴合严密，个别不严处其缝隙不超过3mm。SF型的网板进口端相互间贴合严密，个别不严处其缝隙不超过2mm。SF型和SD型集球斗周边与筒壁贴合严密，个别不严处其缝隙应小于1.5mm。SL型的网板出口端与集球斗进口间的间隙均匀，并符合设计要求，最大误差不超过设计值的土1mm。
设计机构简化
      老式的收球网由于设计方面的缺点，导致其结构十分复杂，从而使得运行效率也十分不理想，还不易维修。主要是由于老式的收球网中有小网板、下方箱、调节阀、关断阀等结构复杂的部件。
      目前胶球清洗装置较普遍存在的问题是收球率不高，清洗效果欠佳，设备缺陷较多，投入率较低。其主要原因是:
1.收球网通流部分流道设计不合理。
      1) 上下网板转轴中心位置偏高，未考虑运行水流流动时动量的作用，以致运行时抖动或偏离正常位置。
      2)未采取收球时的辅助调节及扰动措施。
      3)下方箱宽度较大进入下方箱的水流量过大，超过胶球泵的抽吸能力，以致造成部分水滯流，胶球在此回旋。
2.制造安装工艺性差。
      1)网面制造粗糙，条栅分布不匀，动静间隙偏大。
      2) 上网板与方箱接合处间隙过大或平衡度差。
      3) 上收球网转轴接口处如设计制造成圆柱接头，加之销子强度不足时，当转轴受较大扭曲力矩时，很易断裂导致网板无法活动。此处应设计制造成方板接头以加强其刚性。
      4)下收球网下端蟹钳处间隙过大造成逃球。
3.运行维护不当。
      1)不按时投运和定期检查，发现问题未及时处理消除。
      2)贪图方便，长期将网板置于收球位置，致使网板垃圾积累过多，超过网板承载能力，导致网扳永久变形。
      3)异物卡涩于动静部分之间未及时发现，强行操作执行机构。
      本设计中的收球网则充分考虑到实际运用时的状态和效率，把这些结构复杂的部件全部去掉，同时保证它能满足工作的要求。这种收球网由外壳，两片网板、两根转轴、两根胶球引出管及一个电动执行机构组成。不论从哪个方面都大大的简化了老式收球网，反而，由于结构设计的合理，收球效率比老式的大大的提高。老式的胶球清洗系统由于收球网经常要卡球和漏球，使得收球率一直在75%以下，甚至有的时候都不到50%，而我设计的胶球清洗装置收球网的收球率能达到95%，而且不出现卡球、逃球和漏球等现象。
      针对用户提供的凝汽器的参数汽器技术参数.凝汽器设计总冷却水量: 9380th;2半侧凝汽器设计冷却水量: 4690th;凝汽器冷却面积: 3500;冷却水最高温度: 35C;凝汽器管内流速: 设计的收球网的总体尺寸为1620x1660x1820mm。
      由于外形尺寸减小，新型收球网的高度比老式收球网可缩短三分之一左右，便于现场的布置和安装。一般情况下，新型收球网的高度和直径之比为1~1.3，而老式收球网的高度和直径比在2.0以上，所以新型收球网对于现场位置尺寸的要求较小，特别适用于老机改造的项目。因此，本设计不只适用于新汽轮机组的安装，还可对老汽轮机组进行改造和调试，让其发挥更大的功能。
4.4 网板的设计
      收球网是整个设计的关键组成部分，而网板又是收球网的关键，因此它的要求是很高的。较之老式的收球网网板，本设计中网板结构简化了很多，并且网板采用组合式，利用厚板条和加强筋组成框架，形成具有一定刚度和厚度的骨架。承受水流冲击的负荷，再利用隔圈、穿筋将薄板条固定在框架上,用螺母紧固，使网板装拆容易、方便。在检修时，对变形或损坏的板条，很容易进行校正或更换。并且采用了耐腐蚀的1Cr19Ni9Ti作为材料[],能承受一般情况下各种天然水(江、河水) 长时间腐蚀，为收球网能够长时间正常工作提供了必要的保证。收球网进出水侧装设压力表计，显示出压差的大小，用来判断网板的洁净程度，及时进行反洗，确保整个设备的正常使用寿命。

4.5 胶球引出管的设计
新型收球网充分考虑到胶球大部分集中在外壳中心区域，所以两根胶球引出管从外壳中心引出，这样避免了从两侧出球的收球网中网板与筒壁夹角太小而产生的积球问题。
同时每片网板有两种角度，在接近胶球引出箱区域，网板与外壳中心线的夹角变小，因此，流线与网板的夹角诚小了。解决了此区域胶球分布密度大而易积球的问题。

电动执行机构是控制收球网网板的运动的装置，它的运行直接决定了收球网效率的高低。电动机执行机构主要由螺旋执行机构、底座、调节螺杆组件、连杆和等组成。它的设计大小是根据实际收球网的大小来决定的。本设计的总体尺寸为512X 175X782 mm 3。
由于设备结构简化，零部件大大减少，降低了设备运行故障发生的可能性、安全性，同时使运行、维修、检修很方便，也减少了设备的运行费用。本设计收球网充分考虑到胶球的流动情况，解决了老式收球网容易积球、卡球的问题，提高了一次性收球率，使一次性收球率可达到95%以上。收球网堵水面积小，流通面积大，使其水阻减小，在清净状态下，其运行水阻为200~300血水柱。
据了解，收球网的研究有了新的突破。E前大量使用的活动栅板收球网在收球状况时基本功能不稳定，针对这一点，上海理工大学已研制一种旋摆自锁式收球网，在设计上将活动栅板和平面连杆机构组合起来。筛网板平稳旋摆在左右极限之间的可行区域内，在可行区域内任意位置均自锁，但在两个极限工作位置时，机构处于死点位置，也对网板进行自锁，及此位置时,两种自锁方式同时对网板起作用。操作表明,传动执行机构带动筛网板准确到位,限位机构准确，输入量与输出量之间对应关系准确可靠。该型收球网应用表明收球率高，达98%稳定，可连续运行一年而无故障; 节能效果显著。相信以后这种收球网会得到更多的应用，不但是新机组的投运，老机组的改造，都不失为佳选。