自清洗过滤器在主轴密封供水系统的应用

　　龙滩电站机组主轴密封供水系统过滤器原设计为纯手动清洗型式，当出现过滤器堵塞信号时，需将滤网抽出手工清洗。滤网的频繁拆卸清洗，极容易造成过滤器端盖螺栓及螺孔的损坏，同时维护人员的维护量很大。经过多次的技术比较和论证，选择了进口全自动自清洗过滤器，该新型滤水器最显著的特点就是完全靠水力驱动，无需外接任何工作电源和控制装置，有效地解决了现场存在的问题，提高了设备的自动化水平。　　1.问题的提出　　龙滩电站的主轴密封包括工作密封和检修密封两部分，其工作密封位于水导轴承下方，密封圈采用国外进口材料。由于主轴密封的密封副靠洁净水润滑和冷却维持工作，因此设计部门对润滑水质的要求高，在主轴密封供水之前，设置了两台手工清洗的双联过滤器，互为备用，滤网的过滤精度为20μm。　　该电站的1号机组于2006年5月25日投入商业运行，初期运行期间，河道中的泥沙含量比较高，同时过滤器的过滤精度太高，因此经常出现主轴密封双联过滤器滤网堵塞，平均1~2天就需要维护人员清洗滤网一次。由于主轴密封的水源直接取自蜗壳取水主用过滤器(DN500)之后，其过滤精度为4 mm，主轴密封水源过滤器精度为20μm，两个过滤器的过滤精度相差较大，导致了主轴密封双联过滤器堵塞的频繁发生。频繁的拆卸清洗过滤器，极易造成过滤器的两个密封端盖螺孔螺纹和滤芯损坏，给设备的安全运行带来很大的隐患。

　　2 新型自清洗过滤器的工作原理　　为了解决以上问题，保证主轴密封的的安全稳定可靠运行，减轻现场维护人员的劳动强度，经过技术比较，我们采用了以色列某公司生产的全自动自清洗式过滤器，工作原理见图1所示。该过滤器的型号为M30-03HLPE，规格为DN80，工作压力为1.6 MPa，过滤精度400μm。　　2.1新型过滤器的工作过程　　脏水从过滤器的进口(垩)流入，并从外向内流过粗滤网(粗滤网的作用是拦截一些比较大的杂质，保护细滤网)后，进入细滤网。水通过细滤网由内至外流出时，杂质积累在滤网内表面并形成“滤饼”，这将产生一定的水头损失，当细滤网内外的压差达到预设值(0.05 MPa)时，过滤器开始启动一次自动清洗过程。滤网内的清洗装置即吸吮扫描器进行螺旋式的吸吮运动将滤网上的杂质吸走，并经过排污管排出。洁净水流出过滤器出口(墼)。　　整个清洗过程耗时约为8~15 s，依据实际的压力而定。清洗时系统不断流。　　2.2自清洗过程　　a)当细滤网内外压差达到预设值(0.05 MPa)时，激活了排污阀以及活塞装置，一股反向水流经由吸嘴到集污管再到水力马达室经由排污阀排出并在水力马达室与吸吮扫描器之间产生压差。　　b)水力马达与吸吮扫描器之间的压差使吸嘴产生了吸吮作用，这个吸吮作用使正对吸嘴的滤网内表面得到了有效的清洗。　　c)吸吮扫描器作螺旋状的运动，同时又向着活塞装置的方向作直线运动。确保滤网内表面的每一点都能得到有效的清洗。当清洗过程结束后，吸吮扫描器向着端盖的方向移动，回复到它的初始位置。　　2.3自动清洗过程原理　　a)当过滤器堵塞时，A室(经B5口与过滤器筒体上的分配器连接，即洁净水，低压)与B室(经B7口与过滤器的水力马达室相连，即脏水，高压)之间的压差升高达到0.05 MPa预设值时，作用在长鼻隔膜上并推动可调节弹簧，打开长鼻阀。　　b)分配器中的水流经B5口进入A室并经由长鼻阀到D室并经由排放口排出到大气。　　c)当更多的水流入D室时，排放口与D室之间就产生了压差。　　d)D室的压力作用在短鼻隔膜及弹簧上，打开短鼻阀。　　e)E室的水压降低至大气压力，水从连接点流入，使排污阀右端及活塞右端与大气相通，则排污阀打开(水力马达带动吸吮扫描器开始转动)，水力活塞在吸吮扫描器左端压力的作用下向右运动，开始清洗过程。　　f)在清洗过程中，B室中的压力降低以及长鼻阀座阻止了从D室来的压差信号，长鼻阀逐渐关闭。g)水力活塞向右运动的过程中，一直经活塞右端和B2口发送一个高压力水压信号到达C室，使短鼻阀持续打开，则E室一直与大气相通。　　h)当活塞装置完成了它的运动过程以后，C室的压力将降低为大气压力(此时D室的压力也已经是大气压力了)，短鼻阀在弹簧力的作用下被关闭。i)排污阀关闭，活塞装置回复到它的初始位置。清洗过程结束。　　2.4手动清洗过程原理 　　将手动阀旋转一角度后再旋回原全开位置时，A室的水经B5口及阀门本体上的排水管排掉，A室的压力瞬间降低，B室与A室的压差超过0.05 MPa，则长鼻阀打开，滤水器开始清污。　　3 新型自清洗过滤器特点　　(1)原理简单　　利用网孔将颗粒物截留在滤网的内表面。滤网采用特殊的编织工艺，最高过滤精度可做到15μm，目前国产的只能达到200μm以上的精度，该新型过滤器的有效过滤面积是国外同等品牌的2~3倍，是国产的5倍以上。其巧妙的设计，可实现滤网双面清洗，用很小的吸嘴产生较强吸力，可清除滤网两面的脏物。　　(2)结构简单　　一个本体、一套滤网、一套清洗机构、一套水力控制系统组成一个全自动过滤器。处理水量大，最大的单台处理量可以达到1 100 m3/h，并联可以达到无限大，安装占地面积小。　　(3)安装便捷　　可以直接安装在管道上，采用法兰连接方式十分便捷，所以又称之为管道式过滤器。过滤器可以在任何地方(室内、室外、田间、地边、无人看管的野外)，任意方向(水平、垂直、倾斜、倒置)安装，均不影响过滤器的正常工作。　　(4)维护便捷　　本体和端盖使用螺栓连接，设备需要维护时，只要一个人在几分钟内就可以将其打开，打开后只要将滤网抽出冲洗或更换都可以。采用标准型零部件，可以互换，对设备维护非常有利。　　(5)智能　　过滤器的自清洗采用世界先进的水力压差控制器来控制，所以可以实现压差和手动控制，同时也可以根据客户的需要增加电子控制系统，实现压差和时间的同时控制，更好地实现反冲洗。　　(6)节能　　因为过滤器采用水力控制水力驱动，所以无需外接任何能源和控制设备。反清洗耗水量低，小于过滤水量的1%，而且在反清洗时不断流。　　(7)安全　　可提供全不锈钢型、防爆型和高压型型式，保证现场的使用安全。特别是全水力驱动水力控制型过滤器，用在防爆场合更为安全。　　(8)耐用　　过滤器本体采用的是37-2碳钢，外表面经喷砂及磷化处理,外涂5层环氧树脂烤漆,漆膜厚度为200~220μm，超强耐腐蚀。内表面经喷砂及磷化处理,先涂布2层环氧树脂4 230,再涂布1层铬酸锌,最后再以氯化橡胶涂布，漆膜厚度为200~220μm，耐腐蚀能力非常强。使用10年仍光亮如新，而最主要的过滤元件即滤网，采用不锈钢316 L制作，正常情况下可以使用5年以上。如有特殊需要，还可提供特殊的耐海水、耐高压型的本体和过滤网，提高了过滤器在这些场合的使用寿命。　　4 新型自清洗过滤器与常规过滤器比较　　在水电机组的技术供水系统上，国内大多数电站使用的过滤器以电机加减速器驱动为主，以下就是水力控制水力驱动型过滤器和电力控制电力驱动的过滤器的一些比较，如表1所示。

　　5 结束语　　新型过滤器于2006年1月，成功应用在1号机组的主轴密封供水系统中，工作状态良好、正常。解决了原设计中采用的双联过滤器的堵塞问题，设备的日常维护量大大降低，鉴于新型过滤器有众多的优点，电厂已在后续机组上全部进行改造和使用。该产品具有安装、操作、维护简单容易;设计紧凑，水处理量大但安装占地小，标准型零件可以互换;水力驱动无需外接能源;反清洗迅速，耗水量少，而且反清洗时系统不断流等;可以在任何地方(室内、室外、田间、地边、无人看管的野外)任意方向(水平、垂直、倾斜、倒置)安装，都不影响过滤器的正常工作;巧妙的设计，可实现滤网双面清洗，用很小的吸嘴产生较强吸力，清除滤网两面的脏物等特点，因此可供国内同类型水电厂的自动化改造和过滤器的设计制造使用和借鉴。