針對國內某廠1000MW超超臨界海水開式直流冷卻機組二次濾網運行壓差高、減速箱故障等典型問題，從網板孔徑、減速箱結構方面進行優化設計，大幅降低了設備故障率、提升了設備可靠性，并有效降低了二次濾網壓差、提高了機組運行的經濟性，可作為同型設備選型及結構改進的參考。
對于循環冷卻水水質較差或水質不穩定的凝汽式機組，為防止異物堵塞、保障凝汽器換熱效果，常規在循環水管道、凝汽器入口段裝設有二次濾網，用于濾除雜質。由于二次濾網的設備選型、結構設計、設備制造水平以及使用條件的差異，設備實際運行情況不盡相同。
國內某廠1000MW超超臨界海水直流冷卻系統在運行中二次濾網曾出現的案例，分析原因，終通過擴大網板過濾孔徑以及改進減速箱結構等措施，切實提高了設備運行可靠性及經濟性。
1、設備概況
電廠安裝兩臺1000MW超超臨界機組，汽輪機為一次中間再熱、四缸、四排汽、單軸、凝汽式型式，凝汽器循環冷卻水取自海水.開式循環。每臺機設置3臺循環水泵，立式斜流式，夏季1機3泵，冬季1機2泵運行，循環水泵揚程:222m/s/20.5m(夏/冬)，流量:115m/s/12.25m/s(夏/冬),水泵軸功率:2937kW，電機功率33501kW。循環水系統在低壓側凝汽器進水口分別裝有二次濾網，該設備型號EDF-2600，設置自動排污裝置，當濾網壓差達到設定值時，自動進行反沖洗排污。主要技術參數見表1。
2、膠球清洗二次濾網存在問題及原因分析
2.1 二次濾網存在問題
2.1.1二次濾網運行壓差高
二次濾網的作用是保證有效攔截循環水中的雜物，在小的差壓損失下有效地將雜物自動、定時排出系統，長期保持濾網網面的清潔，保證凝汽器循環水量、機組真空不受影響。然而，該廠二次濾網實際應用過程中，網面水阻大、排污能力比較差，雜物無法及時順利地清除，造成二次濾網差壓運行值長期超過20kPa，即使在設備初投運，濾網較為清潔的狀態下差壓也達到10kPa，無法達到<4.9kPa的電力行業標準要求。由于二次濾網差壓高，導致進入凝汽器的冷卻水量減少，直接影響凝汽器換熱效果，同時造成循環水系統阻力增大，循環水泵耗增加、運行電流增大，降低了機組運行經濟性，具體見圖1。
2.1.2排污執行機構卡澀、故障率高
二次濾網在運行過程中發生多起減速箱卡澀、電機過載，排污執行機構無法正常工作故障，由于排污不及時，二次濾網堵塞加劇，機組多次被迫降負荷單側解列凝汽器進行設備搶修，進入循環水管道內部更換減速箱并人工清理濾網。
2.2 原因分析
2.2.1網板孔徑偏小造成差壓高
該型二次濾網網板為激光打孔，圓孔直徑設計選取為5mm,網面有效通流面積S.Sm2和循環水管道通流截面積S.3m2接近，由于孔徑和網面通流面積偏小，循環冷卻水中的雜物吸附在網板上，造成通流面積減小、濾網前后差壓快速升高。由于濾網差壓長期處于高限運行，不得不頻繁、大量排污，且由于差壓大，減速機傳動扭矩增大,驅動電機頻繁過載跳閘，也直接導致齒輪箱蝸輪蝸桿磨損加劇，使用壽命縮短。
2.2.2減速箱設計不合理
該二次濾網為固定網面、排污組件旋轉單向排污，使用連桿齒輪傳動結構(減速齒輪箱)。由于減速齒輪箱長期浸泡在海水里面，多次解體檢查發現齒輪箱密封失效、內部海水侵入、部件銹蝕、軸承及齒輪嚙合潤滑失效，導致無法轉動，而一旦齒輪箱內部損壞，必須隔離退出該側凝汽器運行，檢修極為不便。
3、膠球清洗裝置解決方案及改進措施
3.1 二次濾網結構改進
3.1.1二次濾網網板孔徑重新計算選型
該型汽輪機凝汽器換熱管規格為p25X0.7mm，內徑為023.6mm,考慮到雜質在流量中具有-.定隨機翻轉性，為確保未經二次濾網攔截的雜質能順利通過換熱管、防止堵管，濾網孔徑應小于1/2換熱管內徑，考慮到換熱管長期運行，內壁結垢等因素，此次改進后網板孔徑選取o9mm。值得注意，若凝汽器裝設有膠球清洗裝置，則二次濾網過濾孔徑不應大于收球網板柵隔條之間的縫隙問。更換二次濾網網面，孔徑由φSmm擴大至φ9mm,網孔有效過流面積可由5.5m增大至7.2m2,水阻為改造前的0.58倍。網板改造后水阻計算說明如下。根據《工程流體力學》計算公式:g-=ud、V2gH。(1)
3.1.2改裝內置式減速齒輪箱
立足檢修，設計將內置式減速齒輪箱改裝至循環水管道外部，內部僅保留支撐、連接組件，如圖2.3所示，連接軸端穿出管道部位采用油浸石棉盤根密封，減速機軸端采用聚四氟乙烯骨架密封。機組實際運行中，一旦巡檢發現盤根有輕微泄漏，可在線調整更換盤根，避免減速箱進水。當減速機發生故障，可在線檢修，避免降負荷隔離單側凝汽器搶修，極大便利檢修。
4、膠球清洗二次濾網經濟性分析
4.1節能機理
由于循泵的實際運行工況由管網水力特性決定，因此，管網水力特性發生變化，循泵的運行工況及其出力、功耗也.會發生變化。該廠二次濾網改造后，能及時清除雜物，保持網面清潔，二次濾網的水阻將顯著降低，從而使管網總水阻降低(從R2變化到R)，改變循泵的運行工況，循泵的揚程降低、循環水流量增加，循泵的輸入功率降低，電耗減少。同時，循環水流量增加，凝汽器在相同的排汽熱負荷的情況下，循環水溫升將降低，進而降低排汽溫度，提升真空，降低機組熱耗，具體見圖4。
4.2計算分析
4.2.1循環水泵節電效益分析
(1)循泵原有運行工況下，輸出揚程大約為19m(192.28kPa),流量為12.63m/s,輸入功率為2720kW;二次濾網改造后，濾網差壓由20kPa降至4.9kPa，管網水阻可降低約15kPa,即循泵的實際運行工況將變化為:輸出揚程177.28kPa(17.51m),查循泵的特性曲線(見圖5)可知，流量增加至13.11m/s,輸入功率為2603kW。
(2)循泵年節電量及節能效益預測分析（單臺機組運行小數數按5000小時計）夏季工況:1機3泵運行(按2500h計):(2720-2603)X(3350/2937)X3000小時X3=100.1萬kWh;其他季節工況:1機2泵運行(按2000小時計):(2720-2603)X(3350/2937)X2500小時X2=667萬kWh;全年總計:100.1+66.7=166.8萬kWh/年;直接經濟效益:166.8萬kWh/年X0.4元/kWh=-66.72萬元1年。
4.2.2膠球清洗二次濾網改造后對機組熱耗影響分析
(1)二次濾網改造后，循環泵流量由12.63m/s增加到13.11m/s，變化率為:12.63/13.11=0.96.
(2)凝汽器的換熱公式:Q=GXC,XOt(4)式(4)中:Q為排汽熱負荷，G為循環水流量，Cp為水的比熱，Ot為溫升)當Q--定的情況下，循環水流量與溫升成反比，即:Ot2_G=0.96(5)Or~G,
(3)原有溫升Or;為8C，則溫升Ot2降低為7.68C，下降0.3C，亦即排汽溫度下降0.3C，查水蒸汽飽和溫度-飽和壓力表可知，影響凝汽器背壓約0.1kPa。折合煤耗降低約0.2g/kWh，單臺機按年發電量50億kWh計算，年可節約標準煤1000t，標煤單價按500元/t，企業可年節約燃煤成本50萬元。綜上，二次濾網改造后總節能效益:66.72萬元/年+50萬元/年=116.72萬元/年。單臺機組兩臺二次濾網設備改造及人工成本費用約45萬，半年左右即可回收投資成本。
由于該廠二次濾網網孔選型偏小以及內部式減速機構密封結構不合理等因素，導致濾網差壓高、頻繁發生堵塞以及減速機故障問題，對機組安全經濟運行造成不利影響。通過原因分析，提出解決方案，即重新選取合適網板孔徑、對減速機進行外置式改造。改進后有效降低了濾網差壓，在提高設備運行可靠性的基礎上，進一步提高了機組的運行經濟性，具有較好的投資回報，可作為同類型機組二次濾網選型及設計參考。
