胶球清洗-胶球清洗装置系统收球网改造效果分析？ 

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。

3胶球清洗-胶球清洗装置系统试验和分析

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

4.1胶球清洗-胶球清洗装置改造方案

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。

4.2胶球清洗-胶球清洗装置实施过程

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。