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胶球清洗-胶球清洗装置系统收球网改造效果分析？华能南通分公司二期扩建工程2X350MW
燃煤发电机组(以下称为3号、4号机组)由美国
GE集团总设计、总承包,其中汽轮发电机及其附
属设备、汽轮机控制系统等由美国GE公司设计、
制造和组织供货。汽轮机为单轴、双缸、双排汽、
一次中间再热、亚临界、冲动凝汽式,型号为D5
TC2F1067mmLSB。3号、4号机组分别于1999
年4月14日和7月12日完成168小时满负荷试
运行并交付生产。投产以来,机组可靠性、经济性
令人满意,但胶球清洗系统始终不能正常运行。
本文介绍和分析了胶球清洗系统的设计特点
及使用状况,通过实施改造,解决了难题,成效
显著。
1、胶球清洗-胶球清洗装置系统设计介绍
凝汽器为双通道双流程分离隔式表面冷却式，管板和热交换管材质为钛。为确保凝汽器的正常
运行,凝汽器循环水侧两个通道均配置了两套相
同但完全独立的钛管胶球清洗系统,用以连续地
清除钛管内表面的污垢,以提高凝汽器换热效果
和汽轮机的热效率。收球网为先进的倒V型结
构,全不锈钢材质,顺水流立式布置。控制系统采
用PLC设计,CPU控制方式,系统启动、循环收
球、停止和收球网反冲洗等实现程序控制,也可手
动操作。控制系统简化,又提高了可靠性,程序和
定值可方便修改。为提高收球率,系统配置了一
套凝汽器循环水室和收球网的反冲洗装置,可不
定期将进水室内和收球网上的杂物冲洗掉。反冲
洗蝶阀为内置式结构。
2、胶球清洗-胶球清洗装置改造前系统运行状况
3号、4号机组自投运以来，胶球清洗系统一直没能正常运行。1999年6月美国WSA公司派.
家到现场对两台机组的四套系统进行检查、调
试和终验收,但结果不理想,胶球回收率为0%
~60%,很不稳定且两侧通道偏差较大,在出球观
察窗看到的胶球循环情况也不理想。1999年7
月29日,WSA家在提交的终调试报告中分
析认为系统本身不存在较大的问题,造成收球率
低及不稳定的主要原因为凝汽器水室结构不合
理,流场分布存在“死区”、涡流区,将责任转移。
随着机组运行稳定性的不断提高,胶球系统的不
正常运行对汽轮机的不利影响日益明显。由于钛
管凝汽器对清洁度要求很高，当钛管内表面不能
得到有效清洗时,降低了凝汽器换热能力,使机组
带负荷能力下降,甚至发生因凝汽器真空度低被
迫使汽轮机减出力运行工况,明显降低了汽轮机
运行的经济性。
自3号、4号机组投运以来,无论
是计划检修，还是临时调停,都得安排凝汽器钛管
通洗,扰乱了机组的检修维护工作,增加了检修费
用和检修工作量。基于胶球系统对机组安全、经
济、稳定运行的重要性,系统的改造得到了分公司
各级领导的关注,并将胶球系统改造定为分公司
2001年度科技攻关项目。而如何分析查找原因
确定改造方案,尽快使胶球系统正常运行就成为
业技术人员的当务之急。
1999年年底开始,为解决这一难题,本人负
责编写了胶球系统试验方案,在有关人员的配合
下进行了许多次试验,试验分一台和两台循环水
泵(设计工况)两种运行工况,在上述工况下又分
30分钟、120分钟循环,正常运行循环和胶球走旁
路(胶球不经过凝汽器钛管)等多种方案,但试验
结果不理想甚至有矛盾,给分析带来困难。
同时，
我们积极与国内胶球系统设计制造单位和电厂联
系,了解胶球系统形式、设计特点和运行情况,但
结果令人失望,很多电厂的胶球清洗系统不能正
常投运,收球率在20%~50%以下。也有的电厂
在机组投产后曾花了很大的人力、物力对胶球系
统存在的问题进行分析、研究和整治，解决无效
后，认为该系统对机组运行影响不大,节能意识不
强,使许多电厂的机组已运行多年了,而胶球系统
仍处于“备用”状态，发生较大地能源浪费。
一位在胶球系统方
面有较高造诣的老家多次来我厂调研,在研究
了图纸资料,并做了多次试验后认为系统设计落
后导致内部流场不畅,存在严重的积球现象,在凝
汽器循环水回水和出水室有涡流区,收球网区域
有积球;系统管路尺寸偏小,胶球循环泵流量太小
等,并拿出了系统改造方案,同时承诺若由他们负
责改造可保证改造成功。
胶球清洗-胶球清洗装置经讨论双方对改造方案
达成一致意见,并同意在2000年11月3号机组，
大修期间进行试验性改造。内容有:
(1)胶球清洗-胶球清洗装置收球网原
导流装置上游加装可手动调节角度的导流板;
(2)胶球清洗装置胶球引出管口由3"圆形改为3”>4'腰子形;
(3)胶球清洗装置系
统管路由3”改为4”,T型三通改为Y型以改善流
通;
(4)凝汽器循环水出水室加装导流板,以改善
流场的水力分布。系统改造完成后收球率小于
20%,且不稳定。
2001年10月,利用4号机组大
修由北京一家设计、制造胶球系统设备的业公
司对该系统进行了较彻底的改造,工作量很大，主
要内容有:
(1)B通道胶球循环泵送装置改用该公
司产品,电机功率仅有原来的50%,节能且不损
伤胶球;
(2)装球室出口电动阀旁路加装全起式单
向阀;
(3)调整两侧收球网位置(转90°)以改善收
球网区域流场;
(4)在收球管道上加装汇集器,便
于观察和分析;
(5)在胶球清洗装置收球网.上改装导流板;
(6)胶球清洗-胶球清洗装置收
球网网板底部加装堵板;
(7)消除凝汽器进/出水
室内部涡流区;
(8)胶球引出管口改成喇叭状。但
结果令人失望。
该公司认为胶球清洗装置收球网结构设计存在
重大缺陷,除非更换由他们公司生产的收球网,否
则胶球回收率达不到92%的设计要求。
2001年12月,我们与上海强思科技发展有
限公司取得了联系,进行了认真的交流和讨论,认
为两次改造虽然没有取得明显的效果,但通过改
造、试验和分析，特别是4号机系统改造后机组投
运前进行的试验结果和发现的现象,为我们分析
解决问题积累了宝贵的经验和教训，具有较大的
指导意义。
在3号、4号机组又做了许多试验,结合前阶段工
作分析得出如下初步结论:
(1)胶球系统严密性好,并无“跑”球现象。收
球网板刚度满足要求,可以排除更换收球网的
方案;
(2)系统存在积球区域,即在流程上有涡流和
“死区”,影响了胶球的循环。
(3)凝汽器水室尤其是进/出水室水力流场须
作改善,两片收球网.上流场分布不对称。
(4)装球室出口电动阀旁路少单向阀,在收球
结束停泵时由于压差作用使球随水流跑出装
球室。
(5)积球区域主要在收球网出球口附近,收球
网导流装置需重新设计、制作和安装。
(6)原胶球循环泵容量基本满足使用条件,系
统管路设计基本合理。
(7)胶球质量也直接影响收球率和钛管清洗
效果。
4胶球清洗-胶球清洗装置改造方案和实施过程
有了两次改造失败的宝贵的经验教训,我们
与上海强思科技发展有限公司的家根据以上七
点结论,拓宽思路,制定了如下试验性改造方案:
(1)在装球室投球管路出口处到凝汽器出水
管弯管段增设辅助试验管路和隔离球阀;
(2)回球管路.上增加视镜,以便于试验观察;
(3)凝汽器循环水出水口弯管段内增设导流
板,均衡两侧收球网的流场;
(4)胶球清洗装置收球网简体整体转90度,使收球网轴线
与水流平行,均衡两侧收球网的流场;
(5)胶球清洗装置收球网筒体.上原有导流部件拆除，重新设
计、配制和安装新的导流部件,并调整导流板的安
装角度;
(6)收球网板底部出球口处增加垂向挡流板;
(7)装球室出口电动阀旁路增加全启式单
向阀;
(8)胶球清洗装置收球网板电动执行机构调整;
(9)其他缺陷处理,如消除收球网板周边缝
隙,收球网板局部变形修复、脱焊处修复,凝汽器
水室隔板密封条修复等;
(10)胶球泵装置恢复,系统管路恢复设计
尺寸。
2002年2月3号机组进行C级检修，方案
先在3号机组B侧实施,并在A侧增设辅助试验管路和隔离球阀。改造过程中我们回顾了4号机
组改造后期所做的两次很重要的试验:一次在
AB侧各投入500个胶球,循环刚开始时在观察
窗看到球在循环,但循环率逐渐减小,六七分钟后
基本看不到球在循环,按规定收球后收球率不到
5%。停循环水泵,水室放水后打开人孔门检查发
现85%多的球在凝汽器出水室和收球网上,说明
球已顺利通过钛管并到达凝汽器出水室和/或收
球网，系统严密性较好,凝汽器进出水室流场分布
合理。
二次在A、B侧各投入500个胶球,循环
刚开始时在观察窗看到球在循环,循环率逐渐减
小,六七分钟后基本看不到球在循环,继续循环三
十分钟后停胶球泵,在AB侧再次分别加入400
和800个其他颜色的胶球,循环几分钟后B侧收
球网差压高,胶球泵跳闸，分析可能是球在网上积
聚造成。停循环水泵,水室放水后打开人孔门检
查发现90%多的球在凝汽器出水室和收球网上，
佐证了我们的判断,说明收球网出球口.上游流场.
不畅，发生了严重的积球现象。
因此我们将改造
的重点放在收球网导流板.上，重新设计、配制和安
装新的导流部件,并调整简体导流板的安装角度。
改造完系统投运后,我们立即进行了试验和验收,
并取得了非常好的结果,收球率稳定在96%以
上。
同时,通过A侧试验管路试验发现凝汽器水
室基本不存在涡流现象，从而为后续终方案的
确定提供了有力依据。
在3号机组改造成功和试验结果的基础上，
我们对胶球清洗-胶球清洗装置系统改造方案作了调整和完善,增加了以
下内容:
(1)拆除所有以前改造中在凝汽器水室及管
道内加装的导流板及固定支撑件,以减小对水流
的阻力;
(2)收球网出球口尺寸和形状恢复;
(3)拆除在上次改造中增设的辅助试验管路
和隔离球阀;
新的改造方案在2004年1月4号机组C级
检修和2004年3月3号机组B级检修期间实施，
并取得了理想的结果。
5改造效果
自2004年一季度3号、4号机口都有影响，这种影响使轴系调整难度加大。
(1)根据制造厂的建议和汽轮机的实际状态,
科学、合理地确定汽轮机的检修周期,可以提高汽
轮机的利用率。
(2)根据汽轮机的结构设计,制造厂提供合适
的用工具,可以方便设备检修,缩短检修时间，
提高检修效率。
(3)对红套环式高压内缸的检修,掌握红套环
的紧力是保证高压内缸严密性的关键。
(4)对采用的单轴承支撑轴系的汽轮机,检修
中调整转子中心的方法与双轴承支撑不同,要综
合考虑到相邻转子、轴颈扬度和汽轮机通流间隙。
随着超临界大型汽轮发电机组在我国的广泛
应用,要求对检修的思想观念、检修方式等也要上
一个台阶,这样才能保证超临界机组安全稳定运
行。
介绍了石洞口二电厂超临界600MW
机组汽机的一-些检修特点,希望能对其他超临界
汽轮机的检修人员有所参考和借鉴。
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