核電廠循環(huán)水系統(tǒng)二次濾網(wǎng)網(wǎng)片與固定筋板間隙過(guò)大缺陷分析及處理

□陳 淼 李國(guó)才 孫 杰 白 川 周仕雄 付 勇

二次濾網(wǎng)安裝在凝汽器入口水室前端，該系統(tǒng)主要是用于過(guò)濾海水循環(huán)泵輸送的冷卻水雜質(zhì)的，海水循環(huán)泵將通過(guò)取水口進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)的海水泵入，通過(guò)鼓型濾網(wǎng)過(guò)濾后直接輸送至二次濾網(wǎng)處，此時(shí)海水中依舊會(huì)存在不能清除的垃圾，包括貝殼類(lèi)、海草、大片狀的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)通過(guò)二次濾網(wǎng)網(wǎng)片的過(guò)濾被反沖洗至二次濾網(wǎng)系統(tǒng)排污管，過(guò)濾后的海水直接進(jìn)入凝汽器對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝，如果二次濾網(wǎng)出現(xiàn)故障將導(dǎo)致凝汽器功能異常。

一、二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

機(jī)組使用的是PR-BW 800型二次濾網(wǎng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，它對(duì)所有能造成凝汽器阻塞的雜質(zhì)進(jìn)行連續(xù)過(guò)濾，它的工作方式適于過(guò)濾各種雜質(zhì)，尤其適用于清除纖維狀雜質(zhì)。在過(guò)濾過(guò)程中，帶有雜質(zhì)的水流通過(guò)入口法蘭到過(guò)濾腔室的扇形濾網(wǎng)部分。大于網(wǎng)片過(guò)濾精度的雜質(zhì)均被留在相應(yīng)的大體積過(guò)濾腔室內(nèi)。

1-濾網(wǎng) 2-壓差測(cè)量系統(tǒng) 3-減速電機(jī) 4-排污閥 5-反沖斗

未過(guò)濾的冷卻水首先進(jìn)入濾網(wǎng)“污水端”-A側(cè)，經(jīng)由濾網(wǎng)有效過(guò)濾后，從B側(cè)流出，雜質(zhì)滯留在濾網(wǎng)上，濾網(wǎng)兩側(cè)壓差增加。當(dāng)壓差達(dá)到某設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)濾網(wǎng)反洗，排污閥打開(kāi)，反洗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)濾網(wǎng)得到有效清洗，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。

(一)降壓反洗及渦流水封。由于雜質(zhì)的不斷積累，扇形網(wǎng)片上的壓差值不斷上升達(dá)到預(yù)設(shè)的操作點(diǎn)。通過(guò)壓差測(cè)定系統(tǒng)的信號(hào)，計(jì)時(shí)器或使用按鈕可啟動(dòng)二次濾網(wǎng)的降壓反洗程序，實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)片的反沖洗功能。反洗過(guò)程中，反洗轉(zhuǎn)子持續(xù)在整個(gè)濾網(wǎng)面上轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)反洗轉(zhuǎn)子覆蓋單個(gè)扇形網(wǎng)片時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)密閉腔室，由兩側(cè)渦流導(dǎo)流葉片產(chǎn)生的鼓狀渦流確保形成一個(gè)水力密封室(見(jiàn)圖2)，使得流動(dòng)的水不再進(jìn)入該腔室，腔室內(nèi)的壓力消失，網(wǎng)片另一側(cè)的壓力大于該腔室的壓力，水實(shí)現(xiàn)反沖，雜質(zhì)前后壓差下降的同時(shí)該區(qū)域水流反向，過(guò)濾水產(chǎn)生的反洗水流將雜質(zhì)沖離網(wǎng)片，隨著排污管道沖走。二次濾網(wǎng)反洗轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度可根據(jù)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。在反洗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)完成后，所有扇形濾網(wǎng)單元都被反洗干凈，然后停止反洗轉(zhuǎn)子,并關(guān)閉排污閥。

圖2 渦流水封密封

反沖斗邊緣取消了原橡膠橫檔及連接件，將隔板延長(zhǎng)，與反洗轉(zhuǎn)子間距10mm，在反沖洗過(guò)程中形成渦流水封，渦流水封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需拆檢，具有安全性高的特點(diǎn)。渦流導(dǎo)板還有一個(gè)作用是：當(dāng)濾網(wǎng)中有體積大的物體卡住，導(dǎo)板邊緣可以起到類(lèi)似“剪刀”一樣的作用，將大的雜物剪斷，保證轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

(二)網(wǎng)片結(jié)構(gòu)。二次濾網(wǎng)網(wǎng)片結(jié)構(gòu)扇形布置，原材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，共十二塊網(wǎng)片，網(wǎng)孔直徑5mm，網(wǎng)片厚度2mm。每塊網(wǎng)片背部安裝緊固進(jìn)行支撐固定，濾網(wǎng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)可以承受高達(dá)1bar的靜壓，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件海水壓力約0.7bar。

圖3 網(wǎng)片結(jié)構(gòu)圖

二、問(wèn)題描述

在二次濾網(wǎng)檢修工作中，發(fā)現(xiàn)二次濾網(wǎng)的固定筋板與網(wǎng)片間隙較大，肉眼觀察有明顯縫隙，用塞尺檢查后發(fā)現(xiàn)6臺(tái)二次濾網(wǎng)大部分筋板與網(wǎng)片的間隙在1mm左右，固定筋板已完全失去了對(duì)網(wǎng)片的支撐作用，網(wǎng)片承受來(lái)自水流來(lái)回沖刷的所有沖擊力，增大了網(wǎng)片破損的可能。因此在下一個(gè)周期檢修中，切割筋板重新安裝，并保證網(wǎng)片與筋板的間隙在0.5mm以?xún)?nèi)，觀察一個(gè)運(yùn)行周期后，檢查發(fā)現(xiàn)筋板的依舊被沖刷成鋸齒型，并且筋板處的網(wǎng)眼磨損程度遠(yuǎn)大于間隙在1mm時(shí)的情況。海水雜質(zhì)或網(wǎng)片碎片一旦進(jìn)入凝汽器系統(tǒng)，極易割破凝汽器內(nèi)部鈦管或造成鈦管堵塞，導(dǎo)致凝汽器真空度破壞，嚴(yán)重降低冷凝器工作效率，影響機(jī)組功率運(yùn)行。

三、原因分析及后果

查閱出廠運(yùn)行維修手冊(cè)發(fā)現(xiàn)，并沒(méi)有提供固定筋板和網(wǎng)片之間的間隙標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)片網(wǎng)孔的原始直徑為5mm，網(wǎng)孔間金屬原始寬度為1mm。兩次大修使用塞尺檢查6臺(tái)二次濾網(wǎng)網(wǎng)片和筋板的磨損程度時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定筋板與網(wǎng)片之間的間隙在0.5mm以上時(shí)，對(duì)應(yīng)網(wǎng)片筋板位置的網(wǎng)眼直徑在5.3～5.5mm之間；而固定筋板與網(wǎng)片之間的間隙在0.5mm以下時(shí)，對(duì)應(yīng)網(wǎng)片筋板位置的網(wǎng)眼直徑90%都大于5.6mm，此時(shí)網(wǎng)孔間金屬寬度僅余0.4mm。分析原因有以下兩點(diǎn)：一是解體檢修規(guī)程中沒(méi)有針對(duì)網(wǎng)片和筋板之間的間隙標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致檢修時(shí)忽略了筋板與網(wǎng)片之間的間隙，直接通過(guò)焊接固定在網(wǎng)片的斜拉筋上，使得在原始安裝時(shí)就未對(duì)網(wǎng)片起到固定作用，且各筋板的間隙值層次不齊。二是海水沖蝕導(dǎo)致筋板內(nèi)圈磨損，增大與網(wǎng)片之間的間隙。海水通過(guò)網(wǎng)眼后沖刷到筋板的內(nèi)圈，但由于兩孔之間連接筋的阻擋使得筋板內(nèi)圈被沖刷成鋸齒狀(圖4)，與網(wǎng)片接觸的面積越來(lái)越少。且間隙越小的情況下，筋板與網(wǎng)片之間形成的渦流流速越大，沖刷越嚴(yán)重，導(dǎo)致網(wǎng)片的磨損程度越大。

圖4 沖刷后支撐筋板圖

四、解決方案

一是由于檢修規(guī)程和相關(guān)維修手冊(cè)均沒(méi)有具體的安裝要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝試驗(yàn)并討論后制定了固定筋板與網(wǎng)片之間的間隙標(biāo)準(zhǔn)：安裝時(shí)調(diào)整筋板與網(wǎng)片之間的間隙應(yīng)大于0.5mm，小于1mm，保證筋板對(duì)網(wǎng)片有限位支持功能，同時(shí)避免間隙過(guò)大造成海水沖刷腐蝕。二是通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)片的位置來(lái)調(diào)整與固定筋板之間的間隙。若檢查發(fā)現(xiàn)筋板與網(wǎng)片的間隙小于0.5mm，應(yīng)松開(kāi)網(wǎng)片的螺栓，將網(wǎng)片推向遠(yuǎn)離筋板的方向，確保筋板和網(wǎng)片的間隙在0.5mm至1mm之間，若余量不夠可將網(wǎng)片的螺栓孔加工成軸向長(zhǎng)孔，增加網(wǎng)片可移動(dòng)的范圍。三是將網(wǎng)片與固定筋板接觸部分小范圍地加工成實(shí)心板，減少海水對(duì)筋板的沖刷，并將筋板緊貼網(wǎng)片進(jìn)行安裝，恢復(fù)其接觸支撐作用，降低網(wǎng)片因沖刷而破損產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。四是將網(wǎng)片材質(zhì)由奧氏體不銹鋼改為更耐海水腐蝕的雙相不銹鋼，增加其耐海水沖刷腐蝕能力。另外網(wǎng)片厚度由2mm增加為3mm，提高網(wǎng)片強(qiáng)度。

五、結(jié)語(yǔ)

流經(jīng)二次濾網(wǎng)側(cè)的海水雖然經(jīng)過(guò)鼓型濾網(wǎng)過(guò)濾，卻仍含有大量纖維狀、貝殼海草類(lèi)的雜質(zhì)，泥沙含量較高，對(duì)網(wǎng)片和筋板的沖刷較嚴(yán)重。當(dāng)網(wǎng)片上附著大量雜質(zhì)再被沖刷時(shí)，更易發(fā)生網(wǎng)片破損的情況，一旦雜質(zhì)進(jìn)入凝汽器鈦管，會(huì)引發(fā)鈦管破裂、真空破壞等一系列嚴(yán)重后果，因此筋板的固定作用尤為重要。保證網(wǎng)片與筋板的間隙合理是筋板起固定作用的關(guān)鍵，考慮到濾網(wǎng)片需要定期更換，因此盡可能保證網(wǎng)片和筋板的間隙在0.50mm至1mm之間，保證支持功能的同時(shí)減小筋板與網(wǎng)片之間的渦流沖刷效應(yīng)。在實(shí)際檢修過(guò)程中，考慮作業(yè)空間限制以及大修工期限制，直接對(duì)網(wǎng)片實(shí)施換型，既能有效解決間隙過(guò)大、筋板失去支撐作用的缺陷，又能保證檢修進(jìn)度在計(jì)劃范圍內(nèi)，避免影響大修工期。