自清洗過濾器在主軸密封供水系統(tǒng)的應用

　　龍灘電站機組主軸密封供水系統(tǒng)過濾器原設計為純手動清洗型式，當出現過濾器堵塞信號時，需將濾網抽出手工清洗。濾網的頻繁拆卸清洗，極容易造成過濾器端蓋螺栓及螺孔的損壞，同時維護人員的維護量很大。經過多次的技術比較和論證，選擇了進口全自動自清洗過濾器，該新型濾水器最顯著的特點就是完全靠水力驅動，無需外接任何工作電源和控制裝置，有效地解決了現場存在的問題，提高了設備的自動化水平。　　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軸承下方，密封圈采用國外進口材料。由于主軸密封的密封副靠潔凈水潤滑和冷卻維持工作，因此設計部門對潤滑水質的要求高，在主軸密封供水之前，設置了兩臺手工清洗的雙聯過濾器，互為備用，濾網的過濾精度為20μm。　　該電站的1號機組于2006年5月25日投入商業(yè)運行，初期運行期間，河道中的泥沙含量比較高，同時過濾器的過濾精度太高，因此經常出現主軸密封雙聯過濾器濾網堵塞，平均1~2天就需要維護人員清洗濾網一次。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，兩個過濾器的過濾精度相差較大，導致了主軸密封雙聯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密封端蓋螺孔螺紋和濾芯損壞，給設備的安全運行帶來很大的隱患。

　　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)定可靠運行，減輕現場維護人員的勞動強度，經過技術比較，我們采用了以色列某公司生產的全自動自清洗式過濾器，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　　臟水從過濾器的進口(堊)流入，并從外向內流過粗濾網(粗濾網的作用是攔截一些比較大的雜質，保護細濾網)后，進入細濾網。水通過細濾網由內至外流出時，雜質積累在濾網內表面并形成“濾餅”，這將產生一定的水頭損失，當細濾網內外的壓差達到預設值(0.05 MPa)時，過濾器開始啟動一次自動清洗過程。濾網內的清洗裝置即吸吮掃描器進行螺旋式的吸吮運動將濾網上的雜質吸走，并經過排污管排出。潔凈水流出過濾器出口(墼)。　　整個清洗過程耗時約為8~15 s，依據實際的壓力而定。清洗時系統(tǒng)不斷流。　　2.2自清洗過程　　a)當細濾網內外壓差達到預設值(0.05 MPa)時，激活了排污閥以及活塞裝置，一股反向水流經由吸嘴到集污管再到水力馬達室經由排污閥排出并在水力馬達室與吸吮掃描器之間產生壓差。　　b)水力馬達與吸吮掃描器之間的壓差使吸嘴產生了吸吮作用，這個吸吮作用使正對吸嘴的濾網內表面得到了有效的清洗。　　c)吸吮掃描器作螺旋狀的運動，同時又向著活塞裝置的方向作直線運動。確保濾網內表面的每一點都能得到有效的清洗。當清洗過程結束后，吸吮掃描器向著端蓋的方向移動，回復到它的初始位置。　　2.3自動清洗過程原理　　a)當過濾器堵塞時，A室(經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B7口與過濾器的水力馬達室相連，即臟水，高壓)之間的壓差升高達到0.05 MPa預設值時，作用在長鼻隔膜上并推動可調節(jié)彈簧，打開長鼻閥。　　b)分配器中的水流經B5口進入A室并經由長鼻閥到D室并經由排放口排出到大氣。　　c)當更多的水流入D室時，排放口與D室之間就產生了壓差。　　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(水力馬達帶動吸吮掃描器開始轉動)，水力活塞在吸吮掃描器左端壓力的作用下向右運動，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，長鼻閥逐漸關閉。g)水力活塞向右運動的過程中，一直經活塞右端和B2口發(fā)送一個高壓力水壓信號到達C室，使短鼻閥持續(xù)打開，則E室一直與大氣相通。　　h)當活塞裝置完成了它的運動過程以后，C室的壓力將降低為大氣壓力(此時D室的壓力也已經是大氣壓力了)，短鼻閥在彈簧力的作用下被關閉。i)排污閥關閉，活塞裝置回復到它的初始位置。清洗過程結束?！　?.4手動清洗過程原理 　　將手動閥旋轉一角度后再旋回原全開位置時，A室的水經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　　(1)原理簡單　　利用網孔將顆粒物截留在濾網的內表面。濾網采用特殊的編織工藝，最高過濾精度可做到15μm，目前國產的只能達到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，是國產的5倍以上。其巧妙的設計，可實現濾網雙面清洗，用很小的吸嘴產生較強吸力，可清除濾網兩面的臟物。　　(2)結構簡單　　一個本體、一套濾網、一套清洗機構、一套水力控制系統(tǒng)組成一個全自動過濾器。處理水量大，最大的單臺處理量可以達到1 100 m3/h，并聯可以達到無限大，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、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)維護便捷　　本體和端蓋使用螺栓連接，設備需要維護時，只要一個人在幾分鐘內就可以將其打開，打開后只要將濾網抽出沖洗或更換都可以。采用標準型零部件，可以互換，對設備維護非常有利。　　(5)智能　　過濾器的自清洗采用世界先進的水力壓差控制器來控制，所以可以實現壓差和手動控制，同時也可以根據客戶的需要增加電子控制系統(tǒng)，實現壓差和時間的同時控制，更好地實現反沖洗。　　(6)節(jié)能　　因為過濾器采用水力控制水力驅動，所以無需外接任何能源和控制設備。反清洗耗水量低，小于過濾水量的1%，而且在反清洗時不斷流。　　(7)安全　　可提供全不銹鋼型、防爆型和高壓型型式，保證現場的使用安全。特別是全水力驅動水力控制型過濾器，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，超強耐腐蝕。內表面經噴砂及磷化處理,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。使用10年仍光亮如新，而最主要的過濾元件即濾網，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，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　　在水電機組的技術供水系統(tǒng)上，國內大多數電站使用的過濾器以電機加減速器驅動為主，以下就是水力控制水力驅動型過濾器和電力控制電力驅動的過濾器的一些比較，如表1所示。

　　5 結束語　　新型過濾器于2006年1月，成功應用在1號機組的主軸密封供水系統(tǒng)中，工作狀態(tài)良好、正常。解決了原設計中采用的雙聯過濾器的堵塞問題，設備的日常維護量大大降低，鑒于新型過濾器有眾多的優(yōu)點，電廠已在后續(xù)機組上全部進行改造和使用。該產品具有安裝、操作、維護簡單容易;設計緊湊，水處理量大但安裝占地小，標準型零件可以互換;水力驅動無需外接能源;反清洗迅速，耗水量少，而且反清洗時系統(tǒng)不斷流等;可以在任何地方(室內、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;巧妙的設計，可實現濾網雙面清洗，用很小的吸嘴產生較強吸力，清除濾網兩面的臟物等特點，因此可供國內同類型水電廠的自動化改造和過濾器的設計制造使用和借鑒。