工业滤水器、工业自动排污滤水器设计使用、工作原理性能、控制方式问题分析？
 

       工业滤水器、工业自动排污滤水器设计使用、工作原理性能、控制方式问题分析？水电厂的技术供水系统一直承受着滤水器堵塞的困扰,滤水器的堵塞带来了运行设备的频繁倒换、阀门磨损、加压水泵损坏等一系列问题。工业滤水器、工业自动排污滤水器有彻底清排沉积杂物的能力,又有排泄较大的浮渣的效果,且均在设备运行过程中自动完成。解决了老式滤水器的易堵塞问题。经过电厂两年多的运行实践证明,效果极为显著。
      电厂是长江上的径流式水电厂,全厂装有2台170MW和19台125MW的轴流转桨式水轮发电机组,机组设计水头为18.6m,技术供水系统采用单机单元自流与水泵加压混合供水方式,每台机组设上游取水口和蜗壳取水口,并设两台加压水泵和两个滤水器。当机组运行水头大于15m时,采用自流供水方式,低于15m或者供水水压降低时,采用水泵加压供水。滤水器原为旋转式,设旋转滤筒,内孔进水,外壁出水,可旋转清污。但是,长江水质混浊,在汛期大含沙量可达10.5kg/m3,并夹带有大量的浮石、泡沫、秸根、树棍、树根、塑料制品等杂物,造成滤水器投运以后负荷过大,旋转滤筒转不起来,堵塞严重。全厂21台机组的工业滤水器均拆除了旋转机构,在间隔上割孔串通以增大过流面积,变旋转式为固定式滤水器。
      长期以来,电厂解决技术供水系统淤堵的一个重要措施,就是定期进行正反向供水倒换以对滤水器进行反冲排污。近年来,长江水质持续恶化,在汛期,泥沙及漂浮物增多,由原来每周1次的倒换操作,增加到每天1次甚至数次,其中靠右岸的20、21号机组,在汛期倒换操作达到2h进行1次。有时侯,反冲解决不了问题,只能停机对滤水器分解进行人工清扫。频繁的倒换操作又造成电动阀铜螺母、阀杆磨损,闸板卡死或脱落,加压水泵损坏等设备失效事故,终导致整个技术供水系统不能正常工作。据统计,1999年仅7月份,大江电厂14台机组供水系统的倒换操作达40000多次。全年因滤水器堵塞、电动阀处理造成非计划停机的次数达27台次,停运损失电量约2000万kW·h,给电站带来了巨大的经济损失。研制能可靠排污,全自动运行的新滤水器已迫在眉睫。
2新工业滤水器、工业自动排污滤水器的设计
2.1工业滤水器、工业自动排污滤水器设计要求
      (1)近年来由于上游的开发,供水系统的含沙量也在增多,沙径变大,甚至有鹅卵石大小的石头进入管道,泡沫、秸杆、树棍、塑料缠绕物以及工业垃圾继续增多,滤水器必须能够过滤并排除沉积泥砂,能过滤并可靠清除大量的悬浮杂物。
      (2)在线全自动运行,不停机清污。
      (3)能够解决转动机构易被杂物缠绕、卡死的问题,要采用防卡结构,设置减速机故障,排污阀过力矩,差压过高等故障保护功能和报警措施,并能自动反转清污。
      (4)检修维护要方便,不需要起吊设备及分解滤水器即可进行滤网的清洗与更换。
      (5)设计流量不小于2000m3/h(不含排污耗水量),进、出水口管径500mm,过滤精度4mm,滤水器小自流供水压力0.2MPa,高工作压力2.0MPa,滤水器正常运行压力损失不大于0.015MPa。
      (6)具备手动控制、定时控制、差压控制等多种运行方式,具备各种报警及状态显示功能,能与机组RTU及中控室进行通讯,远方监视、控制。
2.2工业滤水器、工业自动排污滤水器结构特点
      针对以上设计要求,我们在四川自贡滤油机厂的原ZLSG型滤水器产品基础上进行了改进,该设计为复合排污全自动旋转式滤水器,该结构由电动减速机、滤水器本体、差压控制器、差压变送器、双电动排污阀及带PLC可编程控制器的电气控制柜等组成。滤水器本体由布置在滤芯法兰上的8个小过滤筒、自动反冲排污转动机构、主轴、转动挡板、排污转筒、排污孔架、漂浮物及沉积物排污管、进出水管及在罐体侧上部对开的检修门孔组成(见图1)。
图1工业滤水器、工业自动排污滤水器
      (1)直立安装。进出水采用上进下出,与传统滤水器结构相反,便于泥沙等沉积物直接进入过滤筒,泥沙等沉积物在自动反冲的水流作用下进入设在本体底部内侧的排污腔,然后由排污孔排出。
      (2)采用漂浮物和沉积物分别排放。进入本体的漂浮物直接通过设在进水腔的排污口排出,不会出现过滤筒及转动机构的卡阻现象。
      (3)设置检修门。过滤筒的清洗及检修只需要打开检修门即可实现,而不需要将减速机及上罐体拆开,也不需要任何起吊设施,1名工人在半小时内可以完成滤筒更换。
      (4)滤筒及内部零件全部采用不锈钢材料,不会锈蚀。采用小转筒吸污,导向轴瓦采用填充四氟,大大减小了摩擦力矩,可避免转动部件的磨损及驱动机构因超负荷烧毁。
3工业滤水器、工业自动排污滤水器性能分析
3.1工业滤水器、工业自动排污滤水器工作原理
      正常过滤时,减速机不启动,漂浮物排污阀及沉积物排污阀均关闭。当达到清污状态时,将依次完成下列清、排污工作:
      ①减速机启动,并带动上部挡板及下部排污转筒转动,依次使每一个过滤筒上部被挡板封住、底部侧面的排污开口则与排污转筒孔相连通,这样,过滤筒与排污通道形成封闭通路,在清水腔过滤水压力的作用下,部分清洁水自动反冲进入过滤筒,沉积于滤筒内的污物及卡阻在滤孔上的污物被冲入排污腔内,随开启的排污阀排出;
      ②滤筒清洗完毕,减速机及沉积物排污阀自动关闭,漂浮于进水腔上部的污物在压力水流的作用下,径由开启的排漂排污阀排出。
3.2工业滤水器、工业自动排污滤水器控制方式与功能
      滤水器的排污过程有定时控制、压差控制或手动控制等3种控制方式。
      (1)定时控制。通过PLC所设定的排污时间周期,定时启动减速机进行排污排漂。间隔时间以及每次排污、排漂的时间长短可以根据季节、实际运行工况进行自由调整。
      (2)差压控制。根据所设置的进出口压差自动控制减速机和排污阀的启动,自动进行清污、排污。一般情况下,按定时间隔进行自动排污,而当水中杂物较多,在定时清污的时间间隔内发生滤水器前后压差大于整定压力值时,差压控制方式启动,之后自动转回定时控制方式。
      (3)手动控制。由设在电气控制柜上的按钮手动控制减速机和排污的启动。也可以由机组现地控制单元(RTU)以及中控室进行远方手动控制。
图2控制流程
      机组技术供水系统新工业滤水器、工业自动排污滤水器试验管路系统。此外,该工业滤水器、工业自动排污滤水器还设故障保护及监测等功能。当减速机、排污阀出现故障或过力矩、滤水器差压过高时,可进行故障报警及相应指示。利用用连接线可以与机组RTU、中控室计算机等进行通讯以实现远方监测。工业滤水器、工业自动排污滤水器控制器采用西门子CPM1A-10CDR-A型可编程控制器,其控制流程见图2。
4工业滤水器、工业自动排污滤水器试应用效果
      水电厂由于受河势影响,过机组的含沙量和粒径分布规律是:二江少而细,大江多而粗,且愈靠近右岸愈粗,其中大江18、19、20、21号机组水质为恶劣,浮渣及泥沙的含量都比较多。在大江电厂每年汛期因为技术供水系统故障而停机消缺的次数中,这几台机占了多数。20号机技术供水室比较宽敞,可以不拆除原工业滤水器、工业自动排污滤水器管路,再增加一路工业滤水器、工业自动排污滤水器管路并列,如果新滤水器不可靠,可随时退出运行,因此在11月冬修时在20号机上进行了安装试用,设备布置见图3。
      12月8日,新滤水器系统正式投入运行,此后新设备一直运行正常,机械、自动控制及反冲排污等各项功能均能满足要求,出口压力比较稳定,基本取消了运行人员定期的倒换操作。为了保证经受汛期的严峻考验,在3月汛期到来之前,我们打开检修孔对新工业滤水器、工业自动排污滤水器内部进行了检查,在8个滤筒中,除了1个装有试验复合层精滤网的小滤筒被泥沙堵塞失效外,其余7个滤筒没有杂质堵塞。之后将失效的复合滤筒更换,继续投入试运行,至8月,新滤水器经受住了汛期水中大量泥沙、杂草及各种生活垃圾的考验,一直运行正常。工业滤水器、工业自动排污滤水器其优点主要表现在以下几方面。
      (1)过滤面积大,出口压力稳定。汛期前,我们设定12h排污阀动作1次,进入汛期,为了保证可靠工作,设定3h下排污动作1次,9h上排漂动作1次,在此定时间隔下,差压控制几乎未启动过,说明间隔时间还可以设定长一点,以减轻排污电动阀的磨损。
      (2)工业滤水器、工业自动排污滤水器可靠性高。既排沉积泥沙又排漂浮物,过滤彻底,新工业滤水器、工业自动排污滤水器运行期间没有发生任何滤网堵塞和转动机构卡阻等异常现象。
      (3)维护量低。没有发生异常情况,几乎不需要任何形式的运行倒换及检修维护工作,即使更换或者清洗滤网,也不需要起吊设备,而且一个人就可以在短时间内完成。
      (4)自动化程度高。PLC控制系统的多种控制方式可以满足自动控制的要求。今后还要在报警及状态显示功能与机组RTU及中控室进行通讯,远方监视、控制等方面进行一些改进。