新型全自動濾水器/電動排污過濾器在水電站的應(yīng)用分析？

     新型全自動濾水器/電動排污過濾器在水電站的應(yīng)用分析？水電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)過濾器初期發(fā)電時(shí)，由于水質(zhì)較差，經(jīng)常發(fā)生濾網(wǎng)堵塞。存在其濾筒內(nèi)部的刮板經(jīng)常失效，雜物大部分容易纏繞在旋轉(zhuǎn)臂上，而且纏的很緊，清污時(shí)根本反沖不掉。經(jīng)過多次的技術(shù)比較和論證，我們選擇了進(jìn)口全自動自清洗過濾器，該新型全自動濾水器/電動排污過濾器顯著的特點(diǎn)就是完全靠水力驅(qū)動,控制裝置簡單可靠。經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行，有效地解決了現(xiàn)場存在的問題,提高了設(shè)備的自動化水平。該產(chǎn)品的成功應(yīng)用，對同類型電廠全自動濾水器/電動排污過濾器的自動化改造和國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造部門可起到借鑒作用。
1問題的提出
     水電站的機(jī)組技術(shù)供水過濾器采用國產(chǎn)設(shè)備，設(shè)計(jì)壓力2.5MPa,過濾精度4mm,設(shè)計(jì)流量2500m3/h,該結(jié)構(gòu)采用不銹鋼板鉆孔濾網(wǎng)，配合大吸嘴和刮板，以清除吸附在濾網(wǎng)內(nèi)壁的雜物,其結(jié)構(gòu)見圖1所示。
     全自動濾水器/電動排污過濾器工作時(shí)，壓力水(臟水)從過濾器上部流入濾筒內(nèi)部，經(jīng)航網(wǎng)孔后，由于壓差的作用，雜物一部分留在濾桶內(nèi),另一部分掛在濾筒的內(nèi)壁上。這樣濾網(wǎng)的外部，就變成了相對清潔的壓力水,以保證過濾器后面管路中水質(zhì)的清潔。清潔的壓力水從全自動濾水器/電動排污過濾器的下部水平管路流出。
該全自動濾水器/電動排污過濾器有3種清污方式：
     (1)手動清污：隨時(shí)在現(xiàn)地，通過啟動按鈕將過濾器上部的電機(jī)手動開啟,則過濾器中旋轉(zhuǎn)軸帶動刮板旋轉(zhuǎn)，將懸掛在濾筒內(nèi)壁的雜物刮掉,通過手動打開下部排污閥門及上部清漂管路的電動閥，將底部雜物和上部漂浮物排到集水井中，達(dá)到手動清污的作用。
     (2)定時(shí)清污:按照事先確定的過濾器工作時(shí)間，一旦達(dá)到過濾器的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，則自動打開過濾器上部清漂管路電動閥及啟動電機(jī)，將漂浮物排到集水井。
     (3)差壓清污：當(dāng)過濾器內(nèi)部岀現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí),過濾器的進(jìn)口和出口的壓力差增大，達(dá)到過濾器外部的差壓開關(guān)的設(shè)定點(diǎn)時(shí),開關(guān)接點(diǎn)閉合測自動啟動電機(jī)和打開下部排污閥門及上部清漂管路的電動閥,將雜物排至集水井。
2全自動濾水器/電動排污過濾器使用中存在的問題及原因
     機(jī)組技術(shù)供水全自動濾水器/電動排污過濾器于5月21日投入運(yùn)行，初期運(yùn)行時(shí),上游水質(zhì)較差，經(jīng)常出現(xiàn)以下問題，給水輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來很大的隱患□過濾器堵塞。電站初期運(yùn)行時(shí)，由于水頭較低,管路中的水質(zhì)很臟,雜物很多,存在大量的泥沙、石塊、漁網(wǎng)、樹枝、樹葉、死魚、塑料布等雜物。該雜物由于量大成分復(fù)(1)雜，且粒度超過濾筒網(wǎng)眼的直徑而不能通過，留在濾筒內(nèi)部。如果不經(jīng)常對過濾器進(jìn)行清污，勢必導(dǎo)致雜物將全自動濾水器/電動排污過濾器濾筒網(wǎng)孔大部分堵死，終失去過濾作用。
     (2)刮板失效導(dǎo)致清污不徹底,清污能力差。過濾器濾筒的內(nèi)部有兩個旋轉(zhuǎn)臂，在一側(cè)的旋轉(zhuǎn)臂上，有一個非金屬材料制成的刮板，該刮板緊貼在過濾器濾筒的內(nèi)壁上，通過壓板和螺栓固定在旋轉(zhuǎn)臂上,清污時(shí)隨著電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。通過對過濾器分解檢查發(fā)現(xiàn)，該刮板材質(zhì)太柔軟，沒有硬度,根本不能刮除吸附在濾筒上的雜物，同時(shí)隨著旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn),雜物大多都夾雜在刮板和濾筒之間，更使得刮板的作用大大削弱，再者就是旋轉(zhuǎn)臂的面積太大，水中的雜物大部分容易纏繞在旋轉(zhuǎn)臂上，而且纏的很緊，清污時(shí)根本反沖不掉。
     隨著濾網(wǎng)堵塞的加劇，在不均勻壓力的作用下,濾筒發(fā)生嚴(yán)重變形，變成一個不規(guī)則的圓柱體，而刮板的旋轉(zhuǎn)半徑是固定的，因此不能滿足濾筒半徑變化的需要，經(jīng)常造成刮板折斷、丟失。
     (3)吸嘴距離濾網(wǎng)內(nèi)壁較遠(yuǎn)，清污效果不明顯。過濾器反沖洗時(shí)，由于吸嘴距離濾網(wǎng)內(nèi)壁較遠(yuǎn)，加之吸嘴過大,對濾網(wǎng)上的雜物吸附作用大大降低，起不到應(yīng)有的作用，因此才導(dǎo)致清污效果不明顯的問題。
     (4)減速器與旋轉(zhuǎn)軸的連接銷經(jīng)常折斷。為了保證過濾器上部電機(jī)的運(yùn)行安全，減速器與旋轉(zhuǎn)軸之間的連接銷采用了尼龍材料，以保證旋轉(zhuǎn)軸工作力矩過大時(shí)，連接銷先剪斷，保護(hù)電機(jī)。由于過濾器堵塞嚴(yán)重，濾網(wǎng)變形，增加了旋轉(zhuǎn)軸的工作力矩,導(dǎo)致連接銷經(jīng)常剪斷,過濾器無法工作。
     (5)排漂根本不起作用。設(shè)置在過濾器上部的排漂管路和閥門，原本是用來排除懸浮在過濾器濾筒內(nèi)部的漂浮物的，通過實(shí)際觀察，根本不起作用。原因是全自動濾水器/電動排污過濾器工作時(shí),進(jìn)入濾筒上部的漂浮物由于濾網(wǎng)網(wǎng)孔前后壓差的作用，都吸附在濾網(wǎng)的內(nèi)壁上，貼得很緊，有的還夾在濾網(wǎng)的網(wǎng)孔里，當(dāng)過濾器工作在清污狀態(tài)時(shí),即使是打開了清漂管路的閥門，也不能將吸附在濾筒內(nèi)壁上的雜物帶走。
     (6)底部排污管路口徑太小，排污能力差，易堵塞。底部排污管的管徑原設(shè)計(jì)只有DN80,太小。底部沉積物堵塞嚴(yán)重時(shí),根本排不出去「
     (7)檢修孔太小，根本不能起到檢修的作用。全自動濾水器/電動排污過濾器上部的檢修孔徑小，只能觀察過濾器內(nèi)部的雜物和堵塞情況，檢修不方便。
     (8)全自動濾水器/電動排污過濾器前后的壓力表經(jīng)常不正確。
3新型全自動濾水器/電動排污過濾器的工作原理
     為了解決以上問題，保證機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，減輕現(xiàn)場維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度,經(jīng)過技術(shù)比較，我們采用了以色列ELI公司生產(chǎn)的全自動自清洗式過濾器,外形圖片見圖2。新全自動濾水器/電動排污過濾器的型號為AF-816,工作壓力為2.5MPa,過濾精度3mm,設(shè)計(jì)流量2500m3/h,其結(jié)構(gòu)簡圖見圖3所示。
3.1新型全自動濾水器/電動排污過濾器的工作過程
     臟水從全自動濾水器/電動排污過濾器的進(jìn)口[12］流入,并從外向內(nèi)流過粗濾網(wǎng)[H］(粗濾網(wǎng)的作用是攔截一些比較大的雜質(zhì),保護(hù)細(xì)濾網(wǎng))后，進(jìn)入細(xì)濾網(wǎng)[I］。水通過細(xì)濾網(wǎng)由內(nèi)向外流出時(shí)，雜質(zhì)積累在濾網(wǎng)內(nèi)表面并形成“濾餅”，這將產(chǎn)生一定的水頭損失，當(dāng)細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)外的壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值(0.5bar,7psi)時(shí)，過濾器開始啟動一次自動清洗過程。濾網(wǎng)內(nèi)的清洗裝置即吸吮清掃器進(jìn)行螺旋式的吸吮運(yùn)動將濾網(wǎng)上的雜質(zhì)吸走，并經(jīng)過排污管排出，潔凈水流出過濾器出口[13］。整個清洗過程耗時(shí)約為8~15s,依據(jù)實(shí)際的壓力而定，清洗時(shí)系統(tǒng)不斷流。
3.2全自動濾水器/電動排污過濾器自動清污工作原理
     (1)緩慢打開全自動濾水器/電動排污過濾器的進(jìn)水和出水閥門，確認(rèn)工作壓力沒有異常。
     全自動濾水器/電動排污過濾器自動運(yùn)行時(shí)，水由進(jìn)水口[12］進(jìn)入，先經(jīng)過粗濾網(wǎng)[H］過濾掉較大顆粒的雜質(zhì)，然后到達(dá)細(xì)濾網(wǎng)］，再從出水口[13］流出。在過濾過程中，細(xì)濾網(wǎng)逐漸累積水中的臟物、雜質(zhì)，形成過濾雜質(zhì)層，由于雜質(zhì)層堆積在細(xì)濾網(wǎng)田的內(nèi)側(cè),因此在細(xì)濾網(wǎng)[I］的內(nèi)、外兩側(cè)就形成了一個壓差。(3)當(dāng)這個壓差[△円達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，壓差開關(guān)[J］接點(diǎn)動作使電磁閥[B］動作，將開始自動清洗過程,此間不斷流:菱形閥[A］的上部控制腔接口[4］通過電磁閥[B］的[2-1］接口接壓力水,使菱形閥[A］的接口[19］與排水口[20］連通,排污閥[C］的上腔接口[14］和[15］通過分配器[G］的接口[6、7］接菱形閥的接口[19-20］而排水,排污閥[C］隔膜下部接口[17］和[18］通過分配器的接口[9、11］接壓力水,排污閥打開;液壓活塞[D］的控制接口[16］通過分配器[G］的接口[5］釋放壓力并將水從菱形閥[A］的接口[20］排岀，液壓活塞[D］向右運(yùn)動；由于排污閥[C］打開，因此水力馬達(dá)室及吸污管[F］內(nèi)的壓力大幅度下降，由此通過吸嘴及水力馬達(dá)室外端產(chǎn)生一個吸污過程。當(dāng)水流經(jīng)水力馬達(dá)[E］時(shí)，帶動吸污管[F］進(jìn)行軸向運(yùn)動并旋轉(zhuǎn)，逐漸將污水排出。軸向運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)合可將整個濾網(wǎng)內(nèi)表面完全清洗干凈。
     整個沖洗過程只需8~15s,細(xì)濾網(wǎng)[I］沖洗干凈后，濾網(wǎng)內(nèi)外壓差降低,壓差開關(guān)[J］接點(diǎn)動作，控制電磁閥[B］斷電失磁,菱形閥[A］的接口[19-20］關(guān)閉,則排污閥[C］上腔通過[14、15］進(jìn)水,排污閥[C］關(guān)閉，由進(jìn)水口[12、21］補(bǔ)充的(3)關(guān)[J］接點(diǎn)動作使電磁閥[B］動作，將開始自動清洗過程,此間不斷流:菱形閥[A］的上部控制腔接口[4］通過電磁閥[B］的[2-1］接口接壓力水,使菱形閥[A］的接口[19］與排水口[20］連通,排污閥[C］的上腔接口[14］和[15］通過分配器[G］的接口[6、7］接菱形閥的接口[19-20］而排水,排污閥[C］隔膜下部接口[17］和[18］通過分配器的接口[9、11］接壓力水,排污閥打開;液壓活塞[D］的控制接口[16］通過分配器[G］的接口[5］釋放壓力并將水從菱形閥[A］的接口[20］排岀，液壓活塞[D］向右運(yùn)動；由于排污閥[C］打開，因此水力馬達(dá)室及吸污管[F］內(nèi)的壓力大幅度下降，由此通過吸嘴及水力馬達(dá)室外端產(chǎn)生一個吸污過程。當(dāng)水流經(jīng)水力馬達(dá)[E］時(shí)，帶動吸污管[F］進(jìn)行軸向運(yùn)動并旋轉(zhuǎn)，逐漸將污水排出。軸向運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)合可將整個濾網(wǎng)內(nèi)表面完全清洗干凈。
     整個沖洗過程只需8~15s,細(xì)濾網(wǎng)[I］沖洗干凈后，濾網(wǎng)內(nèi)外壓差降低,壓差開關(guān)[J］接點(diǎn)動作，控制電磁閥[B］斷電失磁,菱形閥[A］的接口[19-20］關(guān)閉,則排污閥[C］上腔通過[14、15］(4)水壓會使液壓活塞[D］回到其初始位置,全自動濾水器/電動排污過濾器開始準(zhǔn)備下一個沖洗周期。過濾后的凈水由出水口[13］流出。
3.3工業(yè)濾水器過濾器手動清污工作原理
     用一字螺絲刀將電磁閥[B］黃銅閥座上的螺釘順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,系統(tǒng)按照上述自動清污的過程進(jìn)行反清洗。
4新型全自動濾水器/電動排污過濾器特點(diǎn)
4.1原理簡單
     利用網(wǎng)孔將顆粒物截留在濾網(wǎng)的內(nèi)表面。濾網(wǎng)采用特殊的編織工藝，高過濾精度可達(dá)到15目前國產(chǎn)的只能達(dá)到200呻以上的精度，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(chǎn)的5倍以上。其巧妙的設(shè)計(jì)，用很小的吸嘴產(chǎn)生較強(qiáng)吸力。
4.2結(jié)構(gòu)簡單
     一個本體、一套濾網(wǎng)、一套清洗機(jī)構(gòu)、一套水力控制系統(tǒng)組成一個全自動過濾器，處理水量大,安裝占地面積小。
4.3維護(hù)便捷
     本體和端蓋使用螺栓連接,設(shè)備需要維護(hù)時(shí),只要2個人在很短時(shí)間內(nèi)就可以將其打開，打開后只要將濾網(wǎng)抽出沖洗或更換就可以。
4.4節(jié)能
     因?yàn)?/span>全自動濾水器/電動排污過濾器釆用220VAC電磁閥外加水力控制及水力驅(qū)動，電能消耗少,反清洗耗水量低（小于過濾水量的1%）,而且在反清洗時(shí)不斷流。
4.5耐用全自動濾水器/電動排污過濾器本體
     采用的是37-2碳鋼,外表面經(jīng)噴砂及磷化處理，外涂5層環(huán)氧樹脂烤漆，漆膜厚度為200-220jim,超強(qiáng)耐腐蝕。內(nèi)表面經(jīng)噴砂及磷化處理,先涂布2層環(huán)氧樹脂4230,再涂布1層銘酸鋅,后再以氯化橡膠涂布，漆膜厚度為200-220|xm,耐腐蝕能力非常強(qiáng)。濾網(wǎng)、吸污管、水力馬達(dá)等部件采用不銹鋼316L制作,使用壽命長。
5新型全自動濾水器/電動排污過濾器與常用比較
     在水電機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)上，國內(nèi)大多數(shù)電站使用的過濾器都是以電機(jī)加減速器驅(qū)動為主，以下就是新型自清洗過濾器和電力控制電力驅(qū)動的過濾器的一些比較，如表1所示。
表1新型自清洗過濾器和電力型過濾器的對比表
項(xiàng) 目 水力過濾器 電力過濾器
本體 外表面 碳鋼37-2（相當(dāng)于國產(chǎn)Q235B）,外表面經(jīng)噴砂及磷化處理，外涂5層環(huán)氧樹脂烤漆，總厚度達(dá)200~220um,使用10年仍光亮如新。 國產(chǎn)碳鋼,外表面經(jīng)過一層防銹漆涂布，直接噴上一層金屬漆，漆層易脫落,內(nèi)表面末經(jīng)過任何防腐處理，使用1~2年開始生銹。
 內(nèi)表面 碳鋼37-2,表面經(jīng)噴砂及磷化處理,先涂布2層環(huán)氧樹脂4230,再涂布1層銘酸鋅，后再以氯化橡膠涂布，耐腐蝕能力非常強(qiáng)。 
 制造工藝 本體采用機(jī)器肖動焊接。 人工焊接。
 濾網(wǎng) 不銹鋼316濾網(wǎng)精度準(zhǔn)確、精密，根據(jù)過濾精度的不同分為鉆孔濾網(wǎng)和編織濾網(wǎng)。不銹鋼板鉆孔或三角形條柵焊接而成,濾網(wǎng)精度差。
 密封 端蓋及濾網(wǎng)兩端采用丁臘橡膠密封，波網(wǎng)和端蓋之間采用門設(shè)計(jì)的密封裝置。端蓋采用石棉墊密封，濾網(wǎng)兩端密封不可靠，雜質(zhì)易漏過濾網(wǎng)。
 清洗主軸全不銹鋼制作，配合緊密，采用的特殊吸嘴可以根據(jù)現(xiàn)場不同的情況而選擇不同的吸嘴以達(dá)到更好的過濾效果。同時(shí)因?yàn)閳A度要求高，濾網(wǎng)與吸嘴的距離非常小，僅有2mm左右。 主軸為碳鋼或不銹鋼材料,制作配合精度較低。
 排污閥 采用以色列著名品牌，全水力控制動作，不需要其他能源和信號。國產(chǎn)球閥，密封性和轉(zhuǎn)動靈活性方面較差。
 控制電磁閥控制，全水力驅(qū)動，簡單方便，只要保證有足夠的壓力（一般要求為2.5bar）就可以滿足過濾和自清洗的要求。采用電力控制電力驅(qū)動，一般需設(shè)置門的電控箱和保護(hù)裝置，不但需要滿足壓力的要求，還需要滿足電力的要求，如果電力或者是電器元件有問題的話都會影響全自動濾水器/電動排污過濾器的正常工作，問題隱患相對多出很多。
全自動濾水器/電動排污過濾器維修和保養(yǎng)
     產(chǎn)品具有IS09001標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證書，質(zhì)量非常穩(wěn)定,維護(hù)和保養(yǎng)非常簡單。而且因?yàn)槿�自動濾水器/電動排污過濾器的端蓋和本體之間采用螺栓連接配合，拆卸方便，從拆卸到組裝完成僅需15min.因?yàn)槎松w帶有電機(jī)和減速機(jī)，以及控制所用的電線管道等，先要將這些東西拆除才可打開端蓋，拆裝非常不方便，同時(shí)因?yàn)椴鹧b的繁瑣，也會增加安裝的問題隱患。
     新型全自動濾水器/電動排污過濾器于12月，成功應(yīng)用在6號機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)中，工作狀態(tài)良好、正常。解決了原過濾器的堵塞問題,設(shè)備的日常維護(hù)量大大降低。該產(chǎn)品具有安裝、操作、維護(hù)簡單容易;設(shè)計(jì)緊湊，水處理量大但安裝占地小，標(biāo)準(zhǔn)型零件可以互換;水力驅(qū)動無需外接能源;反清洗迅速，耗水量少,而且反清洗時(shí)系統(tǒng)不斷流等;巧妙的設(shè)計(jì)，用很小的吸嘴產(chǎn)生較強(qiáng)吸力等特點(diǎn)，因此可對國內(nèi)同類型水電廠的自動化改造和全自動濾水器/電動排污過濾器的設(shè)計(jì)制造起到很好的借鑒和推廣作用。