1 前言
神头第二发电厂捷制2×500MW机组为一级中间再热、单轴、四缸四排汽，双背压，凝汽式汽轮机，其凝汽器配套的胶球清洗装置是由西德塔普罗格股份有限公司制造，包括两台活动式收球网、两台出口压力为0.21MPa的胶球泵、一个内、外侧系统共用的装球室及其他设备等。其作用是在机组运行过程中，供助水流将海绵胶球（软球）挤过凝汽器铜管，并不断循环，擦洗掉铜管内的垢物，提高热交换效率，降低凝汽器端差，保证汽轮机组的经济运行。
2 目前状况
捷制2×500MW机组凝汽器胶球清洗系统自投运以来（#1机1992年投产、#2机1993年投产），内、外侧收球率很不稳定（见下表1），出现了"有时收球率高，有时收球率低"的现象，特别是在冬季四个月，收球率更低，不能对凝汽器铜管起到应有的清洁效果，导致凝汽器端差增大（10-13℃），真空偏低（两台机组中#1机最为严重，冬季最高真空为-83KPa，夏季最低真空为-76 KPa，#2凝汽器比#1凝汽器真空低1.5-2KPa），成为影响机组经济运行的不利因素之一。
字串4 表1 2003年10月至2004年2月#1、#2机主机胶球清洗系统收球率
3 原因分析
3.1 循环水携带杂物堵塞凝汽器铜管
神头第二发电厂循环水供水系统为闭式供水系统，采用自然通风冷却，冷却水塔淋水填料为复合波ANCS-20型PVC塑料填料，此种填料虽然冷却效果好，但承载能力差，加之水泥支撑构件设计不合理，在北方地区冬天气温偏低（最低－32.4℃）的四个月中，淋水填料底面大量挂冰，当冰挂到一定程度时，淋水填料就会大面积破碎脱落，再加上冷却水塔的施工质量差，水泥构件表面剥落频繁，使大量的水泥、石子及淋水填料进入循环水中。尽管水塔前池处设置了滤网，但由于滤网网眼尺寸（20mm×20mm）较大，仍有一定数量的杂物随循环水进入凝汽器铜管内，造成堵塞，致使胶球进入后也大量在铜管内积聚，不能循环回收。
查对#1汽轮机组凝汽器检修记录，由于杂物堵塞不能疏通的铜管#1凝汽器已达5%、#2凝汽器达7%。这说明循环水中有杂物是造成胶球系统收球率低的主要原因。
字串3 3.2 收球活动网板设计不合理：
捷制2×500MW机组凝汽器胶球清洗系统的收球活动网板采用正人字形结构，网板与壳体内壁夹角为300，由水流动力学原理可知，这种设计在运行过程中不仅形成比较大的水阻，而且极易产生涡流，使胶球不能顺利进入收球口，当数量增多时，容易造成胶球堵塞。
3.3 收球活动网板的执行机构设计不合理
收球活动网板的转轴由电动装置通过曲柄连杆机构来驱动，连杆与曲柄采用直径为φ25mm的销轴连接，销轴与销孔为线接触，回转范围为350。这种设计，转轴回转范围小，且不易调整，经长时间运行后磨损量较大，极易产生空行程，导致活动网板不能关闭到位，壳体与内壁之间形成较大的缝隙，造成卡球或逃球。
3.4 胶球泵选型、布置不合理
其一，凝汽器冷却水压在0.2-0.23MPa范围内，胶球泵扬程为0.21MPa，尤其#2机组装球室布置在0米，胶球泵布置在-4.5米，使出球动力不足，容易造成胶球堵塞。
其二，收球管比胶球泵入口管高300mm，造成泵入口水头不足，使胶球易在收球口产生堆积现象。
字串7 3.5 胶球系统布置不合理
捷制2×500MW机组凝汽器胶球胶球清洗系统（如下图1）采用了2台收球网、2台胶球泵，却只用一台装球室，装球室出入口采用分配器，每侧有截止阀6个，弯头13个，造成循环管道长、弯头和阀门多，增大了胶球循环阻力，在阀门和弯头处容易产生积球；
3.6 胶球质量差
本系统选用的胶球为"软球"，直径φ24mm。每次对所加胶球进行宏观检查，发现网孔不均匀、大小和手感不一，经7-8天浸泡后，约有40%的球湿态比重小于循环水，浮在水面上。因此当胶球进入凝汽器水室后，大部分的球处在水室顶部，不能通过铜管进入回水管中，造成胶球回收率低。
3.7 凝汽器水室结构不合理
凝汽器冷却水室四角为直角，循环水在此处极易形成涡流，当胶球到此部位时，在就地打旋，不能进入胶球回收管道。
字串5 4 改造
针对以上原因分析，为了提高胶球回收率，保证凝汽器铜管的清洁度，对主机胶球系统进行如下改造。
4.1 加装漩涡式二次滤网
在循环水入口管加装冷却水二次净化设备--漩涡式二次滤网，网孔尺寸选用10mm×10mm，网芯为旋转反冲式，排污控制方式采用手动控制和就地自动控制。
现在，生产这一装置的专业厂家技术比较成熟，具有结构合理、水阻小、过滤及排污效果好，自动化程度高的特点。通过对北方地区安装二次滤网的电厂（如大同第二发电厂等）进行考察，此设备能除掉循环水中大量的石子、淋水层，完全避免了杂物对铜管的堵塞，不仅提高了胶球收球率，而且增大了凝汽器的冷却水量，成为降低凝汽器端差，保持机组高度真空最有效的手段之一，解决了北方地区采用水冷机组胶球系统存在的共性问题。
4.2 收球网板的改进
将活动收球网板与循环水管壳体内壁的夹角由原来的300改为250，使其符合水流动力学原理。改进后，冷却水在出球口处不易形成涡流，而且由于夹角变小，活动网板变的陡峭，胶球在水流带动下能顺利地进入出球管。同时，在网板下部的出球口处设置固定网板，与壳体成圆弧形焊接，消除原有的小锐角死角，增大出球口空间，使收球更加通畅。
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4.3 收球活动网板的执行机构改进
将活动网板的执行机构改进为电动推杆加齿轮齿条传动机构。其一，电动推杆的推力大（20KN.m），且梯形螺纹具有良好的自锁性，在水流冲击下，活动网板不易脱离档板造成逃球。其二，齿轮齿条传动为面接触，在小角度范围内磨损均匀，即使长时间使用磨损增大时，也可通过调整齿条位置，使收球网板关闭到位，完全避免了从收球网逃球的现象。
4.4 胶球泵改型、安装
为增加出口压力，胶球泵改型为IZJ125-25型，流量100m3/h，扬程25m，进口DN125，出口DN100。布置时，胶球泵安装位置应尽可能靠近收球网，泵入口比收球网出口汇总管低600mm以下，以增加水头，提高泵对胶球的吸入能力。
4.5 胶球系统管路改造
遵循管路尽可能短及管路弯头尽可能少的原则,增设一台装球室，取消分配器和多余的弯头，使管道布置趋于合理化。同时，从出球口至胶球泵入口的管路应向下倾斜150-200，减少循环水在管道内的流动阻力，增加水的流速，避免胶球在管道内的积聚现象。
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4.6 凝汽器水室改造
其一，在凝汽器前后水室四角加装导流板使其圆滑，消除直角。具体做法是用钢板弯成弧形将死角隔开，焊接不得留有大于3mm的缝隙。其二，凝器汽水侧的空气管、放水管等加装管孔滤网，不用的盲孔加盖板，以免循环水流产生漩涡使胶球在水室的死角积聚。
4.7 严把胶球质量关
购买胶球要找正规的厂家，要求胶球形状规则（圆形），直径比管内径大1-2mm，孔隙大小均匀，孔与孔之间相通。在投运前， 要预先浸水6-7天，吸水后应不变形，不变质，湿态比重略大于循环水（不浮在水面上），当检验合格后方可加入系统进行投运。
5 效果
5.1经改造后，胶球回收率保守估计可达95%以上。
5.2凝汽器端差能降低至3-4℃，真空冬季最高可达85-87KPa，夏季最低为79-80KPa，#1、#2缸凝汽器真空差值可缩减为0-0.5KPa。
6 结束语
凝汽器胶球清洗系统是凝汽式汽轮机的重要辅助设备之一。提高收球率，是减小凝汽器端差，提高汽轮机循环热效率、降低发电煤耗的有效手段，为此，对凝汽器胶球清洗系统进行分析、改造，具有一定实用意义。
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