為什么安裝膠球清洗裝置，提高膠球清洗裝置收球率的方法說明。提高膠球清洗裝置的收球率可以提高膠球清洗裝置對凝汽器z管的清洗效率，進而增強機組運行的經(jīng)濟性。現(xiàn)通過對某電u膠球清洗裝置中膠球的受力分析，找出了影響膠球清洗裝置收球率高低的具體原因，改進了相關(guān)設(shè)備，進而使膠球清洗裝置收球率從70%上升到98%，極大地提高了蒸汽輪機的運行效率。
火力發(fā)電u使用的凝汽器膠球清洗裝置可在機組不減負(fù)荷的情況下清洗凝汽器冷卻水管的內(nèi)壁，從而降低凝汽器的端差和汽輪機背壓，是保證汽輪機安全運行和降低煤耗不可缺少的輔機配套設(shè)備。膠球清洗裝置，其基本工作原理是在運行的凝汽器冷卻管中投入一定數(shù)量的膠球，使它們_續(xù)地在凝汽器換熱管內(nèi)流過，對冷卻管內(nèi)壁起到清洗作用。但是，由于選用膠球、冷卻水水質(zhì)、清洗裝置和凝汽器結(jié)構(gòu)等方面的影響，國內(nèi)大多數(shù)電廠膠球清洗裝置都沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
結(jié)合對膠球清洗裝置系統(tǒng)中膠球的受力分析，判斷膠球清洗裝置么環(huán)節(jié)影響膠球的收球率，并提出相應(yīng)的解決方案，找出了改造膠球清洗裝置的方法。同時，通過實驗驗證了該方法的有效性。
1膠球清洗裝置工作流程
膠球清洗裝置系統(tǒng)如圖1所示，膠球清洗過程可分為三個階段：（1）膠球通過膠球泵打入至凝汽器循環(huán)水進水管的階段；（2）膠球通過凝汽器z管的清洗階段；（3）膠球被循環(huán)水帶至凝汽器循環(huán)水出水管的階段。
膠球清洗裝置正常運行時，收球網(wǎng)電動閥關(guān)閉，膠球泵和1號、2號、3號閥門開啟，膠球泵運行。膠球通過膠球泵的吸力，從凝汽器循環(huán)水出t收球網(wǎng)前打到凝汽器循環(huán)水進t。膠球清洗裝置收球時，關(guān)閉裝球電動閥，膠球在膠球泵和循環(huán)水的共同作用下，被帶至裝球內(nèi)。
2各個階段膠球的受力分析
2.1膠球在凝汽器循環(huán)水進水階段的受力分析
如圖2所示，在上升階段，膠球向上受到膠球}力和循環(huán)水流對它的沖擊力，向下受到重力作用。
圖2膠球的上升過程
由于實際中膠球的密度小于水的密度，膠球的力大于膠球重力，所以膠球}力與水流沖擊力之和大于膠球的重力，此時膠球向上運行，不會~留在凝汽器z管中。
2.2膠球在清洗過程中的受力分析
在清洗過程中膠球的受力如圖3所示。
圖3膠球的清洗過程
1ρν2+ρgh+P=C（1）2FC=PS（2）FM=μFN（3）式中：ρ為流體密度；ν為流體流速；g為重力加速度；h為該點所在的高度；P為流體的壓強；C為一個常量；FC為膠球在z管中所受的沖擊力；S為z管的橫截面積；FM為膠球與z管壁之間的摩擦力；μ為膠球與凝汽器z管之間的摩擦系數(shù)；FN為膠球?qū)δ鱶管的正壓力。
由式（1）和式（2）可知，當(dāng)凝汽器z管出現(xiàn)大規(guī)模堵塞時，凝汽器循環(huán)水由于z管堵塞的截流作用，流速ν減小，壓強P增加。由于凝汽器循環(huán)水管橫截面沒有變化，壓強P增大，膠球在z管中所受的沖擊力FC也增大。
由式（3）可知，膠球在z管中水平方向受到膠球與z管壁的摩擦力的作用，當(dāng)FC＞FM時，膠球則可運動。所以投球時，不宜選用體積過大的膠球，因為體積過大會導(dǎo)致膠球與z管之間摩擦力過大，從而影響膠球裝置的收球率。
那么，如何解決摩擦力影響膠球清洗裝置收球率高低的問題呢？
根據(jù)以上受力分析可知，膠球與凝汽器z管的摩擦力越大，裝置收球率就會越低，但如果膠球質(zhì)地過軟或直徑過小，又起不到膠球清洗的作用。某電廠凝汽器z管的直徑為25mm，為獲得膠球直徑與收球率關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)，該u分別使用27mm和32mm膠球進行對照試驗，結(jié)果如表1所示。
表1膠球清洗裝置收球個數(shù)對比
膠球直徑/mm 投球個數(shù) 收球個數(shù)
27 400 34132 400 300由表1可知，膠球直徑越大，膠球清洗裝置收球率便越低。所以，該u對膠球的選用做了如下規(guī)定：
（1）選用直徑比凝汽器z管內(nèi)徑大1～2mm的膠球；
（2）當(dāng)凝汽器z管結(jié)垢較為嚴(yán)重時，可選用直徑略小于管子內(nèi)徑的膠球進行清洗；
（3）凝汽器循環(huán)水冷卻水流量較小時，可選用質(zhì)地較軟或直徑較小的膠球進行清洗；
（4）由以上受力分析可知，所選用膠球}力越小越容易收球，所以投入膠球清洗時，應(yīng)當(dāng)泡球；
（5）膠球在水中的膨#率不超過10%。
通過選用合適直徑的膠球，該膠球清洗裝置的收球率從70%上升至85%。同時，凝汽器傳熱效果也得到了極大的提升。
2.3膠球在循環(huán)水出水管的受力分析
如圖4所示，膠球向下受到重力和循環(huán)水對膠球的沖擊力。
圖4膠球的下降過程
膠球的后受力可以用下列方程表示：
FJ=（FC+G）-FF （4）FF=ρSgVP （5）FC=αρSSJv2 （6）G=mg （7）m=ρJVQ （8式中：FJ為膠球的后受力；FC為水對膠球向下的沖力；G為膠球的重力；FF為膠球在水中所受的}力；ρS為水的密度；g為重力加速度；VP為膠球的排水量；α為系數(shù)；SJ為膠球截面積；v為水流的流動速度；m為膠球的質(zhì)量；ρJ為膠球的密度；VQ為膠球的體積。
由上式可以看出，水流的流動速度越小，作用在膠球上的沖力FC就越小；速度越大，F(xiàn)C就越大。
（1）當(dāng)FC＞FF-G時，膠球受力向下；
（2）當(dāng)FC＜FF-G時，膠球受力向上；
（3）當(dāng)FC=FF-G時，膠球懸。
2.3.1凝汽器z管堵塞程度與膠球清洗裝置收球率的關(guān)系
（1）當(dāng)凝汽器z管堵塞幾根時，凝汽器出t循環(huán)水動能變化不大。
（2）當(dāng)凝汽器z管大面積堵塞或收球網(wǎng)堵塞嚴(yán)重時，凝汽器出t循環(huán)水動能降低。動能公式如下：
E=1mv2 （9）2式中：E為動能；m為質(zhì)量；v為速度。當(dāng)水流動能降低，水流就會減弱，水流減弱，凝汽器循環(huán)水出水管循環(huán)水對膠球的沖力FC就會減小，這樣出t管道的膠球就可能漂}在凝汽器循環(huán)水出水管頂部或懸}在水中。當(dāng)膠球的密度過小、收球網(wǎng)堵塞嚴(yán)重或凝汽器z管大面積堵塞，F(xiàn)F＞FC+G時，膠球會懸}在凝汽器循環(huán)水出水管頂部。
2.3.2如何解決膠球在循環(huán)水出水管的堵塞問題
收球網(wǎng)堵塞程度和膠球在z管里的堵塞程度會逐漸降低膠球清洗裝置的收球率，同時膠球的密度也是影響膠球清洗裝置收球率的重要原因。因此，該通過以下改進措施使得膠球清洗裝置收球率從85%提升到了90%，結(jié)果如表2所示。
表2膠球清洗裝置收球個數(shù)對比
投球個數(shù) 收球個數(shù)改進前 400 341改進后 400 361
（1）定期清理一、二次濾網(wǎng)和收球網(wǎng)上的垃圾；
（2）選擇合適的二次濾網(wǎng)，加強二次濾網(wǎng)的過濾性能，盡可能減少冷卻水中的雜質(zhì)。
3其他影響因素及解決方案
3.1收球網(wǎng)電動閥或裝球室電動閥關(guān)閉不嚴(yán)密。
3.1.1原因分析
膠球清洗裝置收球階段，裝球電動閥如果關(guān)閉不嚴(yán)密，在收球過程中就會有部分膠球在膠球裝置內(nèi)循環(huán)。當(dāng)膠球泵停Z運行后，凝汽器循環(huán)水管道內(nèi)仍有部分膠球并未被收集到裝球，這時打開收球網(wǎng)，凝汽器循環(huán)水管道內(nèi)的膠球就會漏出到系統(tǒng)外。
3.1.2解決方案
定期對膠球清洗裝置各電動閥做嚴(yán)密性試驗。
3.2工作人員收球時操作不當(dāng)
3.2.1原因分析
在膠球清洗裝置收球過程中，凝汽器循環(huán)水入t壓力大于凝汽器循環(huán)水出t壓力，即根據(jù)圖1所示，A處的壓力要大于B處的壓力。若收球過程中先停Z膠球泵再關(guān)閉2號電動閥、3號電動閥，凝汽器循環(huán)水就會通過3號電動閥和2號電動閥而進入裝球，從而把膠球帶出裝球，讓膠球從B處流出。
3.2.2解決方案
根據(jù)圖1所示，該u通過在3號門出t處設(shè)置一個逆Z門，讓水流只可從3號門出t打到凝汽器循環(huán)水進水母管。這樣即便有人操作錯誤，也可避免膠球從裝球反送到凝汽器循環(huán)水出t處的情況。
3.3膠球泵抽吸能力不足
3.3.1原因分析
若膠球泵抽吸能力不足，則會導(dǎo)致膠球不能在膠球清洗裝置內(nèi)循環(huán)，從而導(dǎo)致膠球無法回收。
3.3.2解決方法
膠球清洗裝置運行時，凝汽器循環(huán)水出t門并未在全開狀態(tài)，若開大凝汽器循環(huán)水出t門，凝汽器循環(huán)水出水管壓力便會逐漸降低。由于膠球泵入t接在循環(huán)水出水管處，凝汽器循環(huán)水出水管壓力越低，則膠球泵抽吸能力越弱。根據(jù)圖1所示，該u通過提升收球網(wǎng)布置位置，低膠球泵入t位置，從而增大膠球泵入t靜壓力。根據(jù)靜壓力公式P=ρSgh（ρS=1.0×103kg/m3；g=9.8m/s2；h為高度），該u使膠球泵低于收球網(wǎng)入t1m，膠球泵的入t靜壓約等于增加0.01MPa，這樣便保證了開大循環(huán)水出水電動閥的開度來增加循環(huán)水的流速，從而改變膠球的受力，既避免了膠球漂}在循環(huán)水出水管頂部的情況，又避免了開大循環(huán)水出水管電動閥致使膠球泵入t壓力不足的問題。
3.4收球網(wǎng)夾角的大小
3.4.1原因分析
當(dāng)凝汽器循環(huán)水出t流速非常大，膠球}力FF已經(jīng)遠(yuǎn)小于水流對膠球的沖擊力FC時，膠球在膠球泵入t收球網(wǎng)處的受力情況如圖5所示。
根據(jù)圖示可知，膠球向下的力F1為水流沖力和膠球自身重力G的合力與膠球}力FF的差值，收球網(wǎng)面向上受到摩擦力FM，向下受到F1的分力作用和膠球?qū)κ涨蚓W(wǎng)的正壓力F（3q：由于圖片原因，F(xiàn)3是垂直于收球網(wǎng)網(wǎng)面的）。
由圖5可知，F(xiàn)3垂直于收球網(wǎng)斜面，F(xiàn)1垂直于水平面，所以∠b=∠a；由于F2與F3垂直，所以∠b=∠c。綜合
圖5膠球在收球網(wǎng)處的受力情況
可知，∠a=∠b=∠c。由圖5可知，F(xiàn)2和F3之間的關(guān)系為F2=F3tan∠a，因為FM=μF3，根據(jù)以上各個方程式可知，F(xiàn)M。由于膠球與收球網(wǎng)網(wǎng)面的摩擦系數(shù)μ不可知，則取大值，設(shè)μ=1；又因為當(dāng)0°＜∠a＜90°時，角度越大正弦值越大，則：
（1）當(dāng)膠球與收球網(wǎng)面夾角∠a=45°時，因為tan45°=1，那么FM=F2，在不考慮膠球泵吸力的情況下，球會靜Z在收球網(wǎng)上；
（2）當(dāng)膠球與收球網(wǎng)面夾角45°＜∠a＜90°時，那么FM＜F2，在不考慮膠球泵吸力的情況下，球會往收球網(wǎng)
下面走而進入膠球泵入t中；
（3）當(dāng)膠球與收球網(wǎng)面夾角0°＜∠a＜45°時，那么FM＞F2，在不考慮膠球泵吸力的情況下，球反而會沿著收球網(wǎng)往上走。
3.4.2解決方案
正常情況下，摩擦力系數(shù)μ＜1。由于該u收球網(wǎng)夾角為60°，所以排除此原因?qū)κ涨蚵实挠绊憽?/span>
3.5膠球在膠球清洗裝置中活動空間過大
3.5.1原因分析
由于循環(huán)水出水管管徑非常大，所以膠球的活動范圍非常廣，而空間越大，越容易把膠球~留其中。
3.5.2解決方案
該u通過提高收球網(wǎng)的位置來減少膠球在凝汽器循環(huán)水出水管中的活動空間，同時設(shè)置一個膠球?qū)Я靼澹鐖D6所示，引導(dǎo)膠球進入膠球泵入t位置。
改進結(jié)果如表3所示。
圖6導(dǎo)流板
表3膠球清洗裝置收球個數(shù)對比
投球個數(shù) 收球個數(shù)改進前 400 361改進后 400 392
該電u通過選用合適直徑的膠球、定期清洗膠球系統(tǒng)內(nèi)垃圾、更改膠球泵的布置、設(shè)置好收球網(wǎng)夾角等改進措施，使膠球清洗裝置收球率從70%終上升到98%，有效提高了機組運行的經(jīng)濟性。本文分析了影響膠球清洗裝置收球率的各種因素，提出了改善膠球清洗裝置收球率的相關(guān)措施，為電u運行人員提供了一定的參考。
