二回路循環(huán)水二次濾網(wǎng)技術改進

梁榮昊

【摘 要】秦山核電有限公司二回路循環(huán)水二次濾網(wǎng)在電站系統(tǒng)運行中有重要作用（來濾除循環(huán)冷卻水中的石子等雜物，避免凝汽器鈦管破損）它是保證凝汽器和汽輪機組安全運行的基礎。本文主要介紹了我們對秦山核電有限公司二回路循環(huán)水二次濾網(wǎng)在歷年運行中存在主要故障，并對故障原因詳細分析，由此技術分析，確定技術改進方案。方案將主軸的下軸頭由以前的焊接連接改成法蘭連接，可以現(xiàn)場直接拆卸；并將下垂直軸套材料改成AR1耐磨熱塑性塑料，下軸頭、水平軸和主軸上端的軸頸面，噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨涂層，進一步提高其耐磨性。通過對二次濾網(wǎng)針對性的技術改進，提高設備長期運行的可靠性以及可維修性，保障了設備的安全運行，延長設備的使用壽命。

【關鍵詞】二次濾網(wǎng)；磨損；可拆式下軸頭組件；表面噴涂

0 前言

二次濾網(wǎng)安裝于凝汽器循環(huán)水進水管路中（如圖1所示），當循環(huán)水流經(jīng)二次濾網(wǎng)中的固定網(wǎng)芯時，水中的污物被過濾下來，定時開啟排污閥，由于凝汽器循環(huán)水進出管間存在壓差，網(wǎng)芯壁面上的污物便在循環(huán)水流的反沖洗作用下，流入排污斗，經(jīng)由排污管和排污閥直接排入循環(huán)水出水管中，排污斗按網(wǎng)芯分格順序旋轉(zhuǎn)，對網(wǎng)芯每分一格依次進行反沖洗排污。

二次濾網(wǎng)主要由網(wǎng)芯、排污斗、傳動系統(tǒng)、電動裝置、殼體、排污管路、電動排污閥、電氣控制柜等組成，采用PLC自動控制程序，整機結(jié)構(gòu)合理、密封可靠、操作靈活方便、網(wǎng)芯反沖洗效果好、網(wǎng)芯清潔度高、濾排雜物能力強、水阻小等特點。

秦山核電有限公司4臺二回路循環(huán)水二次濾網(wǎng)為常州新區(qū)華源電力技術開發(fā)有限公司生產(chǎn)的。設備主要技術參數(shù)如表1：

發(fā)電廠循環(huán)水中不僅有大量泥沙，并且海水中還有許多貝殼類生物及周圍施工建設炸山所產(chǎn)生的小石塊，在1998年第四次換料大修前由于沒有在冷凝器海水進口側(cè)安裝二次濾網(wǎng)，進入冷凝器的海水只有在海水循環(huán)泵前的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)處進行過濾，而旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的孔徑大致在23mm×23mm左右，與冷凝器鈦管的內(nèi)徑相差無幾，因而大量經(jīng)過旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的小石子，硬殼水生物會損傷凝汽器鈦管，經(jīng)常發(fā)生凝結(jié)水氯離子超標，對機組的穩(wěn)定運行造成了嚴重的影響根據(jù)以上情況，在1998年第四次大修中，在冷凝器海水進口側(cè)安裝了二次濾網(wǎng)，二次濾網(wǎng)的孔徑為Ф10mm， 用來濾除循環(huán)冷卻水中的石子、塑料垃圾、硬殼水生物、纖維等污物，避免凝汽器冷卻鈦管堵塞、磨損，提高凝汽器真空度，保障凝汽器的安全經(jīng)濟運行，同時可節(jié)省因更換管鈦而支出的昂貴維修費用.通過這些年的運行情況看，冷凝器鈦管破損的情況大大減少。

1998年以后，二次濾網(wǎng)出現(xiàn)一些故障，影響了二次濾網(wǎng)的正常運行，針對這些故障，R11對二次濾網(wǎng)進行技術改進，目前運行狀況良好。

1 二次濾網(wǎng)主要歷史故障

在二次濾網(wǎng)安裝以后，對二次濾網(wǎng)歷次出現(xiàn)的主要故障統(tǒng)計匯總，根據(jù)檢修情況，主要有以下幾種類型（表2）：

2 故障分析

根據(jù)歷史故障，并從圖紙可以分析，得出以下結(jié)論：

1）二次濾網(wǎng)原設計主軸上下有0.4mm-0.6mm的串動量，當垂直軸套1的下調(diào)整墊環(huán)有磨損時，使主軸的串動量變大，主軸和垂直軸套1的軸向間隙變大，循環(huán)水中含有大量的泥沙，其進入了軸頭與軸套的配合面內(nèi)，象磨料一樣磨蝕軸頸面，運行一段時間后，使下軸頭和垂直軸套1嚴重磨損。

2）為了排污需求，頻繁開啟關閉，主軸的大齒輪調(diào)整墊磨損，會造成主軸下沉，主軸頭的端面和垂直軸套1的軸向間隙變小，使主軸的串動量變小，二次濾網(wǎng)排污斗容易卡澀。

3）軸頭材質(zhì)為316L不銹鋼，軸套材質(zhì)為改性聚四氟乙烯，這兩種材料在海水中具有很好的耐蝕性，但機械性能偏“軟”，韌性大，硬度低，易磨損。

4）齒輪箱進水主要是由于排污斗主軸下端磨損、主軸偏擺、導致齒輪箱內(nèi)軸封處的橡膠密封圈磨損失效所致，造成齒輪箱進水，進入齒輪箱的海水通過傳動軸外漏。

5）R8大修四臺二次濾網(wǎng)全部解體檢修，更換下軸頭和垂直軸套1，運行2個循環(huán)，在R10大修中，處理2#凝汽器B側(cè)排污斗卡死，并對其它三臺二次濾網(wǎng)局部解體檢查，發(fā)現(xiàn)下軸頭和垂直軸套1、調(diào)整墊片全部磨損嚴重，測量垂直軸套1內(nèi)徑Φ267.3mm，測量軸頭263.7mm，間隙是2.6mm，標準是0.40mm至0.60mm。

3 技術改進方案

改進前對二次濾網(wǎng)的故障處理方法通常是打開人孔蓋，進入二次濾網(wǎng)內(nèi)部，拆除排污管，來更換調(diào)整環(huán)或打開齒輪箱，旋緊大小齒輪鎖緊螺母，調(diào)整主軸的串動量，減少因調(diào)整環(huán)磨損的影響。

但由于一體化的主軸，更換下軸頭的垂直軸套1，需要對二次濾網(wǎng)全部解體，但是不能更換下軸頭，也就不能夠徹底解決二次濾網(wǎng)卡死和齒輪箱進水。

二次濾網(wǎng)的缺陷嚴重影響了二次濾網(wǎng)的正常運行，這些缺陷繼續(xù)延伸下去，會造成停機，從而對這些原因進行深入分析，并找出有效的解決辦法.由于設備結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場環(huán)境限制，設備的解體檢修需要對其進行整體拆除，同時還需對相關的管道設備進行拆除，檢修工作量巨大，檢修時間長，對周邊的設備影響也很大，每次的拆除容易造成相關的管道泄漏。

基于此，和前面做的技術分析，我們在R11針對二次濾網(wǎng)確定了以下技術改進方案，如圖6所示：

總體技術改進有：

1）改成可拆卸式主軸的下軸頭；

2）下軸頭改成耐磨材料；

3）增加密封套環(huán)。

以上技術改進從主要從結(jié)構(gòu)和材質(zhì)兩方面采取應對措施。

3.1 結(jié)構(gòu)方面

1）主軸下端設計一個獨立的、可拆卸更換的下軸頭，與上部主軸本體采用螺栓裝配式連接。

2）增設密封套環(huán)，優(yōu)化軸端結(jié)構(gòu)設計，盡量避免泥沙進入轉(zhuǎn)動軸頸面內(nèi)。

3）下軸頭的內(nèi)徑變?。ㄓ搔?49mm變成由Φ230mm），增加軸頭的強度，減少與下調(diào)整墊環(huán)軸向間隙（0.4-0.6mm），使反沖洗水無阻礙流走，避免泥沙由此端面進入轉(zhuǎn)動軸徑面。

4）根據(jù)主軸下端改進，重新設計排污斗與主軸的連接件。

5）齒輪箱下端軸套內(nèi)增加兩道O型密封圈，進一步提高齒輪箱的密封可靠性。

3.2 材質(zhì)方面

1）主軸下端軸套選用美國格瑞維特公司生產(chǎn)的AR1耐磨熱塑性塑料，其具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料，同時擁有與PTFE相近的抗化學腐蝕性能，耐海水腐蝕。

2）原結(jié)構(gòu)設計中，循環(huán)水中的泥沙易進入主軸下端轉(zhuǎn)動軸頸面內(nèi)，主軸材質(zhì)為316L，硬度較低，HB≤187（相當于HRC<11），致使軸頸面容易磨損，下軸頭的軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨耐蝕涂層，涂層厚度0.25～0.30mm，采用等離子弧噴涂工藝，涂層與母材結(jié)合強度大于35MPa，表面硬度大于HRC60，其具有優(yōu)良的耐磨性能和耐海水腐蝕性能。

3）水平軸的Φ65軸頸面和主軸上端的Φ80軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷耐磨涂層，進一步提高其耐磨性。

4 技術改進方案的特點

4.1 工藝結(jié)構(gòu)改進上主要有以下特點：

1）提高主軸和水平輸入軸軸頸面的耐磨性，特別是要耐泥沙類顆粒狀介質(zhì)的磨損，同時要確保耐海水腐蝕。

2）提高主軸下軸套的耐磨性，特別是要耐泥沙類顆粒狀介質(zhì)的磨損，同時要確保耐海水腐蝕。

3）改進主軸下端的密封結(jié)構(gòu)，盡可能杜絕泥沙類介質(zhì)進入轉(zhuǎn)動軸頸面內(nèi)，創(chuàng)造理想的工況條件。

4）即使幾年后，主軸下軸頭和下軸套出現(xiàn)了磨損，也能在現(xiàn)場方便地更換，而不必將整臺二次濾網(wǎng)拆出返回制造廠大修。

4.2 材質(zhì)改進主要有以下特點：

1）主軸和水平軸的軸頸面噴涂AT13氧化鋁鈦陶瓷涂層，該涂層是由Al2O3+13%TiO2組成的一種復合氧化物陶瓷粉末材料，呈藍黑色。該涂層厚度一般0.25～0.30mm，組織非常致密，幾乎沒有穿透性氣孔；采用等離子弧噴涂工藝，與基材的結(jié)合強度大于35MPa，在應力和磨料的作用下不易產(chǎn)生顆粒剝落現(xiàn)象；硬度大于HRC60，能加工出非常好的表面光潔度，表現(xiàn)出非常高的耐磨性能。該涂層具有優(yōu)良的耐磨粒磨損、硬面磨損、微震磨損、耐化工介質(zhì)腐蝕和海水腐蝕性能，廣泛應用于泥漿泵柱塞、泵機械密封件、水力渦輪機葉片、造紙用軋輥、紡織機絲道、沖床曲軸和襯套等部件的噴涂等。在華能汕頭電廠二次濾網(wǎng)和廣東陽西電廠二次濾網(wǎng)上也已得到了應用，其中華能汕頭電廠二次濾網(wǎng)連續(xù)投用至今已近4年，傳動系統(tǒng)運行平穩(wěn)、正常。

2）主軸下軸套選用美國格瑞維特（Greene Tweed）公司生產(chǎn)的AR1耐磨熱塑性塑料，使用壽命可達4年以上。該材料是用碳纖維與聚合體基材熔融復合而成，組織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料，同時擁有與PTFE相近的卓越抗化學腐蝕性能，耐海水腐蝕，可適應室溫至49℃的高溫，廣泛應用于污水泵、海水泵中的襯套、管線泵軸承和碗口耐磨環(huán)等，在大亞灣核電站也已得到了應用。耐磨性測試表明，其具有杰出的抗磨損性能，在有研磨顆粒的工況中優(yōu)于青銅、碳石墨、橡膠等材料。

5 結(jié)束語

原二次濾網(wǎng)，當主軸下端軸頸和軸套磨損后需要檢修時，檢修工作量巨大，檢修時間長，由于設備結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場環(huán)境限制，需要整體拆除和解體，同時還需對相關的管道設備進行拆除，而且對場地的要求占用較高，配合工種包括架子，起重，焊接，防腐和工業(yè)防護人員等，人員眾多，所拆除的輔助設備還要投入密封件和緊固件更換，相關的防腐恢復；對周邊的設備影響也很大，每次的拆除容易造成相關的管道泄漏。技術改進后的二次濾網(wǎng)，不再需要整體拆除解體， 從下部管道的人孔進入，即能更換主軸下軸頭和軸套，即方便了檢修，節(jié)省了大量的檢修時間，人工和場地，同時節(jié)省了大量檢修費用，對機組的安全運行也有很大的保障。

R11二次濾網(wǎng)的技術改進，經(jīng)過全體同志的努力，比計劃提前3天完成。

【參考文獻】

[1]李金桂.腐蝕控制設計手冊第9章[M].化學工業(yè)出版社，2006（1）.

[2]熱噴涂陶瓷粉末[Z].哈爾濱工業(yè)大學噴涂研究中心.

[責任編輯：侯天宇]