自清洗過濾器在主軸密封供水系統(tǒng)的應(yīng)用

　　龍灘電站機(jī)組主軸密封供水系統(tǒng)過濾器原設(shè)計(jì)為純手動(dòng)清洗型式，當(dāng)出現(xiàn)過濾器堵塞信號時(shí)，需將濾網(wǎng)抽出手工清洗。濾網(wǎng)的頻繁拆卸清洗，極容易造成過濾器端蓋螺栓及螺孔的損壞，同時(shí)維護(hù)人員的維護(hù)量很大。經(jīng)過多次的技術(shù)比較和論證，選擇了進(jìn)口全自動(dòng)自清洗過濾器，該新型濾水器最顯著的特點(diǎn)就是完全靠水力驅(qū)動(dòng)，無需外接任何工作電源和控制裝置，有效地解決了現(xiàn)場存在的問題，提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平。　　1.問題的提出　　龍灘電站的主軸密封包括工作密封和檢修密封兩部分，其工作密封位于水導(dǎo)軸承下方，密封圈采用國外進(jìn)口材料。由于主軸密封的密封副靠潔凈水潤滑和冷卻維持工作，因此設(shè)計(jì)部門對潤滑水質(zhì)的要求高，在主軸密封供水之前，設(shè)置了兩臺手工清洗的雙聯(lián)過濾器，互為備用，濾網(wǎng)的過濾精度為20μm。　　該電站的1號機(jī)組于2006年5月25日投入商業(yè)運(yùn)行，初期運(yùn)行期間，河道中的泥沙含量比較高，同時(shí)過濾器的過濾精度太高，因此經(jīng)常出現(xiàn)主軸密封雙聯(lián)過濾器濾網(wǎng)堵塞，平均1~2天就需要維護(hù)人員清洗濾網(wǎng)一次。由于主軸密封的水源直接取自蝸殼取水主用過濾器(DN500)之后，其過濾精度為4 mm，主軸密封水源過濾器精度為20μm，兩個(gè)過濾器的過濾精度相差較大，導(dǎo)致了主軸密封雙聯(lián)過濾器堵塞的頻繁發(fā)生。頻繁的拆卸清洗過濾器，極易造成過濾器的兩個(gè)密封端蓋螺孔螺紋和濾芯損壞，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來很大的隱患。

　　2 新型自清洗過濾器的工作原理　　為了解決以上問題，保證主軸密封的的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，減輕現(xiàn)場維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)過技術(shù)比較，我們采用了以色列某公司生產(chǎn)的全自動(dòng)自清洗式過濾器，工作原理見圖1所示。該過濾器的型號為M30-03HLPE，規(guī)格為DN80，工作壓力為1.6 MPa，過濾精度400μm。　　2.1新型過濾器的工作過程　　臟水從過濾器的進(jìn)口(堊)流入，并從外向內(nèi)流過粗濾網(wǎng)(粗濾網(wǎng)的作用是攔截一些比較大的雜質(zhì)，保護(hù)細(xì)濾網(wǎng))后，進(jìn)入細(xì)濾網(wǎng)。水通過細(xì)濾網(wǎng)由內(nèi)至外流出時(shí)，雜質(zhì)積累在濾網(wǎng)內(nèi)表面并形成“濾餅”，這將產(chǎn)生一定的水頭損失，當(dāng)細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)外的壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值(0.05 MPa)時(shí)，過濾器開始啟動(dòng)一次自動(dòng)清洗過程。濾網(wǎng)內(nèi)的清洗裝置即吸吮掃描器進(jìn)行螺旋式的吸吮運(yùn)動(dòng)將濾網(wǎng)上的雜質(zhì)吸走，并經(jīng)過排污管排出。潔凈水流出過濾器出口(墼)。　　整個(gè)清洗過程耗時(shí)約為8~15 s，依據(jù)實(shí)際的壓力而定。清洗時(shí)系統(tǒng)不斷流。　　2.2自清洗過程　　a)當(dāng)細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)外壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值(0.05 MPa)時(shí)，激活了排污閥以及活塞裝置，一股反向水流經(jīng)由吸嘴到集污管再到水力馬達(dá)室經(jīng)由排污閥排出并在水力馬達(dá)室與吸吮掃描器之間產(chǎn)生壓差。　　b)水力馬達(dá)與吸吮掃描器之間的壓差使吸嘴產(chǎn)生了吸吮作用，這個(gè)吸吮作用使正對吸嘴的濾網(wǎng)內(nèi)表面得到了有效的清洗。　　c)吸吮掃描器作螺旋狀的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又向著活塞裝置的方向作直線運(yùn)動(dòng)。確保濾網(wǎng)內(nèi)表面的每一點(diǎn)都能得到有效的清洗。當(dāng)清洗過程結(jié)束后，吸吮掃描器向著端蓋的方向移動(dòng)，回復(fù)到它的初始位置。　　2.3自動(dòng)清洗過程原理　　a)當(dāng)過濾器堵塞時(shí)，A室(經(jīng)B5口與過濾器筒體上的分配器連接，即潔凈水，低壓)與B室(經(jīng)B7口與過濾器的水力馬達(dá)室相連，即臟水，高壓)之間的壓差升高達(dá)到0.05 MPa預(yù)設(shè)值時(shí)，作用在長鼻隔膜上并推動(dòng)可調(diào)節(jié)彈簧，打開長鼻閥。　　b)分配器中的水流經(jīng)B5口進(jìn)入A室并經(jīng)由長鼻閥到D室并經(jīng)由排放口排出到大氣。　　c)當(dāng)更多的水流入D室時(shí)，排放口與D室之間就產(chǎn)生了壓差。　　d)D室的壓力作用在短鼻隔膜及彈簧上，打開短鼻閥。　　e)E室的水壓降低至大氣壓力，水從連接點(diǎn)流入，使排污閥右端及活塞右端與大氣相通，則排污閥打開(水力馬達(dá)帶動(dòng)吸吮掃描器開始轉(zhuǎn)動(dòng))，水力活塞在吸吮掃描器左端壓力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，開始清洗過程。　　f)在清洗過程中，B室中的壓力降低以及長鼻閥座阻止了從D室來的壓差信號，長鼻閥逐漸關(guān)閉。g)水力活塞向右運(yùn)動(dòng)的過程中，一直經(jīng)活塞右端和B2口發(fā)送一個(gè)高壓力水壓信號到達(dá)C室，使短鼻閥持續(xù)打開，則E室一直與大氣相通。　　h)當(dāng)活塞裝置完成了它的運(yùn)動(dòng)過程以后，C室的壓力將降低為大氣壓力(此時(shí)D室的壓力也已經(jīng)是大氣壓力了)，短鼻閥在彈簧力的作用下被關(guān)閉。i)排污閥關(guān)閉，活塞裝置回復(fù)到它的初始位置。清洗過程結(jié)束?！　?.4手動(dòng)清洗過程原理 　　將手動(dòng)閥旋轉(zhuǎn)一角度后再旋回原全開位置時(shí)，A室的水經(jīng)B5口及閥門本體上的排水管排掉，A室的壓力瞬間降低，B室與A室的壓差超過0.05 MPa，則長鼻閥打開，濾水器開始清污。　　3 新型自清洗過濾器特點(diǎn)　　(1)原理簡單　　利用網(wǎng)孔將顆粒物截留在濾網(wǎng)的內(nèi)表面。濾網(wǎng)采用特殊的編織工藝，最高過濾精度可做到15μm，目前國產(chǎn)的只能達(dá)到200μm以上的精度，該新型過濾器的有效過濾面積是國外同等品牌的2~3倍，是國產(chǎn)的5倍以上。其巧妙的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)濾網(wǎng)雙面清洗，用很小的吸嘴產(chǎn)生較強(qiáng)吸力，可清除濾網(wǎng)兩面的臟物。　　(2)結(jié)構(gòu)簡單　　一個(gè)本體、一套濾網(wǎng)、一套清洗機(jī)構(gòu)、一套水力控制系統(tǒng)組成一個(gè)全自動(dòng)過濾器。處理水量大，最大的單臺處理量可以達(dá)到1 100 m3/h，并聯(lián)可以達(dá)到無限大，安裝占地面積小。　　(3)安裝便捷　　可以直接安裝在管道上，采用法蘭連接方式十分便捷，所以又稱之為管道式過濾器。過濾器可以在任何地方(室內(nèi)、室外、田間、地邊、無人看管的野外)，任意方向(水平、垂直、傾斜、倒置)安裝，均不影響過濾器的正常工作。　　(4)維護(hù)便捷　　本體和端蓋使用螺栓連接，設(shè)備需要維護(hù)時(shí)，只要一個(gè)人在幾分鐘內(nèi)就可以將其打開，打開后只要將濾網(wǎng)抽出沖洗或更換都可以。采用標(biāo)準(zhǔn)型零部件，可以互換，對設(shè)備維護(hù)非常有利。　　(5)智能　　過濾器的自清洗采用世界先進(jìn)的水力壓差控制器來控制，所以可以實(shí)現(xiàn)壓差和手動(dòng)控制，同時(shí)也可以根據(jù)客戶的需要增加電子控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓差和時(shí)間的同時(shí)控制，更好地實(shí)現(xiàn)反沖洗。　　(6)節(jié)能　　因?yàn)檫^濾器采用水力控制水力驅(qū)動(dòng)，所以無需外接任何能源和控制設(shè)備。反清洗耗水量低，小于過濾水量的1%，而且在反清洗時(shí)不斷流。　　(7)安全　　可提供全不銹鋼型、防爆型和高壓型型式，保證現(xiàn)場的使用安全。特別是全水力驅(qū)動(dòng)水力控制型過濾器，用在防爆場合更為安全。　　(8)耐用　　過濾器本體采用的是37-2碳鋼，外表面經(jīng)噴砂及磷化處理,外涂5層環(huán)氧樹脂烤漆,漆膜厚度為200~220μm，超強(qiáng)耐腐蝕。內(nèi)表面經(jīng)噴砂及磷化處理,先涂布2層環(huán)氧樹脂4 230,再涂布1層鉻酸鋅,最后再以氯化橡膠涂布，漆膜厚度為200~220μm，耐腐蝕能力非常強(qiáng)。使用10年仍光亮如新，而最主要的過濾元件即濾網(wǎng)，采用不銹鋼316 L制作，正常情況下可以使用5年以上。如有特殊需要，還可提供特殊的耐海水、耐高壓型的本體和過濾網(wǎng)，提高了過濾器在這些場合的使用壽命。　　4 新型自清洗過濾器與常規(guī)過濾器比較　　在水電機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)上，國內(nèi)大多數(shù)電站使用的過濾器以電機(jī)加減速器驅(qū)動(dòng)為主，以下就是水力控制水力驅(qū)動(dòng)型過濾器和電力控制電力驅(qū)動(dòng)的過濾器的一些比較，如表1所示。

　　5 結(jié)束語　　新型過濾器于2006年1月，成功應(yīng)用在1號機(jī)組的主軸密封供水系統(tǒng)中，工作狀態(tài)良好、正常。解決了原設(shè)計(jì)中采用的雙聯(lián)過濾器的堵塞問題，設(shè)備的日常維護(hù)量大大降低，鑒于新型過濾器有眾多的優(yōu)點(diǎn)，電廠已在后續(xù)機(jī)組上全部進(jìn)行改造和使用。該產(chǎn)品具有安裝、操作、維護(hù)簡單容易;設(shè)計(jì)緊湊，水處理量大但安裝占地小，標(biāo)準(zhǔn)型零件可以互換;水力驅(qū)動(dòng)無需外接能源;反清洗迅速，耗水量少，而且反清洗時(shí)系統(tǒng)不斷流等;可以在任何地方(室內(nèi)、室外、田間、地邊、無人看管的野外)任意方向(水平、垂直、傾斜、倒置)安裝，都不影響過濾器的正常工作;巧妙的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)濾網(wǎng)雙面清洗，用很小的吸嘴產(chǎn)生較強(qiáng)吸力，清除濾網(wǎng)兩面的臟物等特點(diǎn)，因此可供國內(nèi)同類型水電廠的自動(dòng)化改造和過濾器的設(shè)計(jì)制造使用和借鑒。