凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)中膠球在收球網(wǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況和防止積球的方法

       收球網(wǎng)是膠球清洗裝置的重要部件之一。一個(gè)好的收球網(wǎng)應(yīng)有：足夠的機(jī)械強(qiáng)度，運(yùn)行安全可靠；盡可能小的水阻；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、檢修方便；不積球和不逃球等等。但設(shè)計(jì)的中心問題是收球網(wǎng)能長期保證不積球，不逃球。只有這樣才有可能保證整個(gè)清洗裝置有高而穩(wěn)定的收球率，使凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)具有良好的清洗效果，收到經(jīng)濟(jì)實(shí)效。要保證收球網(wǎng)不逃球，只需將收球網(wǎng)板上開孔的幾何尺寸或柵格間距制作適當(dāng)即可。而要保證收球網(wǎng)不積球，則要對(duì)膠球在收球網(wǎng)板上的受力情況和水流在收球網(wǎng)中的流動(dòng)進(jìn)行分析。

(一)膠球的受力情況

       凝汽器膠球清洗裝置凝汽技術(shù)發(fā)展的初期，采用硬質(zhì)膠球。目前清洗用球改用海綿膠球。這種海綿球濕態(tài)時(shí)比重為0.96～1.06克/厘米3,很接近于水的比重。另外由于球質(zhì)較軟、壓縮率大容易變形，易于積球。

       當(dāng)海綿球與網(wǎng)板接觸后，球受到幾個(gè)力的作用：重力、浮力、摩擦力、還有由于水流與球運(yùn)動(dòng)方向不一致而被部分滯止的力和水流繞過球所產(chǎn)生的力等。由于球的濕態(tài)時(shí)比重與水很接近，可以近似地認(rèn)為重力和浮力抵消。水流繞過球所產(chǎn)生的力和水流速度及其在球面上分布的情況有關(guān)，并且這個(gè)力的大小隨流速增大而增大，只在某些情況下才等于網(wǎng)板前后的壓差。

       為方便起見，我們?nèi)杂镁W(wǎng)板前后壓差來進(jìn)行分析。這個(gè)力和水流被球部分滯止所產(chǎn)生的力的方向一樣，均與水流線方向一致。膠球在網(wǎng)板上的運(yùn)動(dòng)形式主要有滾動(dòng)和滑動(dòng)。無論是滾動(dòng)還是滑動(dòng)，均與球受到的平行的網(wǎng)板的分力F有關(guān)，即與水流同網(wǎng)板夾角θ(圖1)有關(guān)。顯然，θ角愈大，力F愈小，因而愈不利于球的運(yùn)動(dòng)。此外，球的運(yùn)動(dòng)又受到網(wǎng)飯形狀和結(jié)構(gòu)的影響。如果膠球運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過的“通道”不暢，運(yùn)動(dòng)也要受阻。

       由此可見，影響積球的主要因素為：海綿球的性質(zhì)、流線與網(wǎng)板之間的夾角θ、網(wǎng)板前后的壓差以及收球網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)和形狀，還可能與局部的旋渦有關(guān)。

(二)水流在收球網(wǎng)中的流動(dòng)情況

       目前各電廠膠球清洗裝置中所采用的收球網(wǎng)主要有活動(dòng)?xùn)鸥裥褪涨蚓W(wǎng)和固定錐形收球網(wǎng)，其它型式的收球網(wǎng)都是從這兩種收球網(wǎng)演變而來的。

       下面以活動(dòng)?xùn)鸥裥褪涨蚓W(wǎng)的上收球網(wǎng)板為例進(jìn)行分析，所得出的結(jié)論可適用于各種型式的收球網(wǎng)。為簡單起見，以下的分析都是在一定的假設(shè)條件下進(jìn)行的。

1、沿收球網(wǎng)中軸向的水流線的變化

       先假定：收球網(wǎng)進(jìn)口水流線為平行流線；網(wǎng)板無限薄，網(wǎng)孔之間距離非常小，因而水流通過時(shí)無阻力損失。設(shè)進(jìn)口平均流速為Vo,下方箱的水流平均流速為V?。以下分三種情況進(jìn)行分析。

       (1)進(jìn)入下方箱的中心部分流體(以下簡稱中心部分流體)既不加速也不減速，其余部分流體亦不發(fā)生變化。對(duì)于無粘性流體，此時(shí)V?=V。。在這種情況下流線不發(fā)生任何變化：仍為平行直流線。各處流線與收球網(wǎng)板的夾角均相等，等于網(wǎng)板與中心線的夾角(圖2),即式中α為收球網(wǎng)板的設(shè)計(jì)夾角。

       (2)中心部分流體受阻，速度減小。對(duì)于無粘性流體，此時(shí)V?<V。圖3可以證明，沿收球網(wǎng)中軸線方向，流線與網(wǎng)板的夾角逐漸增大，且均大于即圖3沿收球網(wǎng)中軸線方向，流線與網(wǎng)板的夾角逐漸減小，且均小于a/2.

2、垂直于收球網(wǎng)中軸線的任一截面上流線的變化在同樣假定情況下，分三種情況：

       (1)中心流速等于進(jìn)口流速，即V?=V?時(shí)，o

       (2)中心流速小于進(jìn)口流速印V?<V?時(shí)若中心流速為V?時(shí)所對(duì)應(yīng)的流線與網(wǎng)板的夾角為01,當(dāng)中心流速從V:變化到V?'時(shí)，所對(duì)應(yīng)的流線與網(wǎng)板的夾角為0?'時(shí)，則當(dāng)V?>V'?時(shí)，0,<0?′;當(dāng)V?<V'2時(shí)，θ?>θ'2o(3)中心流速大于進(jìn)口流速，即V?>V?時(shí)，若V?時(shí)對(duì)應(yīng)夾角為01,當(dāng)V變化到V?'時(shí)，對(duì)應(yīng)夾角為θ!',則當(dāng)V?>V?'時(shí)，0?<0?';當(dāng)V?<V?'時(shí)，θ?>0?'。

       考慮到水流穿過網(wǎng)板時(shí)的阻力損失，并假定Vo為收球網(wǎng)進(jìn)口平均流速，V?為下方箱進(jìn)口(即上收球網(wǎng)出口)平均流速，作近似分析，可得出如下結(jié)論：若V?<Vo,則流線向網(wǎng)且隨水流運(yùn)動(dòng)方向0角不斷增大，在收球網(wǎng)底部達(dá)大值；當(dāng)V?=V?時(shí)，網(wǎng)板各處流線向網(wǎng)板方向偏移程度相同，;當(dāng)V?>V?時(shí)，從V?等于V?開始隨V?增加，流線逐漸平直，而后向收球中軸方向偏移。對(duì)于同一個(gè)與收球網(wǎng)中軸線直的截面，0角隨網(wǎng)內(nèi)平均流速的增加而減小，當(dāng)V:從小于V。增大到大于Vo時(shí)。θ角從大于變化到小于。

(三)防止收球網(wǎng)積球的方法

       根據(jù)海綿球在網(wǎng)板上的受力情況和水流在收球網(wǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，可以從以下兩個(gè)方面來防止收球網(wǎng)積球，一是改變水流線與收球網(wǎng)板的夾角，二是選用合適的收球網(wǎng)結(jié)構(gòu)和形狀。下面介紹的幾種方法有時(shí)可以同時(shí)達(dá)到上述兩個(gè)要求。

       1、合理地選擇膠球泵。增加膠球泵的流量，可減小流線與網(wǎng)板的夾角，提高收球率，但同時(shí)增加了熱水回流量和設(shè)備投資。設(shè)計(jì)良好的收球網(wǎng)，其熱水回流量為循環(huán)水量的0.4-1.0%。膠球清洗裝置系統(tǒng)阻力將影響膠球泵的實(shí)際流量，因而要求清洗系統(tǒng)的管路盡可能短直、簡單。

       2、保證收球網(wǎng)有適當(dāng)?shù)膴A角α。一般固定錐形收球網(wǎng)α等于15°~20°,活動(dòng)?xùn)鸥裥褪涨蚓W(wǎng)上下網(wǎng)板的夾角取45°~60°。

       3、采用合理的收球網(wǎng)板型線。為適應(yīng)收球網(wǎng)中流線的變化可采用如圖4所示的網(wǎng)板形狀，也可采用帶擴(kuò)口的收球網(wǎng)板(圖5)。

       有關(guān)資料曾提到擴(kuò)口角β為直角時(shí)收球率高。但當(dāng)β角過大時(shí)，球容易卡在擴(kuò)口柵格和下方箱的接頭部分；當(dāng)β角過小時(shí)，球容易附著在擴(kuò)口柵格上，一般選取β為65°~90°。

       4、增加下方箱的流量。可通過在下方箱下收球網(wǎng)板之內(nèi)的前后壁上開孔或做成柵格狀來達(dá)到。(圖6),切忌在下收球網(wǎng)板之外的前后壁或側(cè)壁上開孔，否則將增加通過下收球網(wǎng)板的流量，增加下收球網(wǎng)積球的可能性。

       5、加裝導(dǎo)流翼，在上收球網(wǎng)喉部加裝形狀如倒懸機(jī)翼的導(dǎo)流翼，由于導(dǎo)流翼尾部脫流形成旋渦，從而減少流線向網(wǎng)板的偏移，同時(shí)導(dǎo)流翼上方將會(huì)有更多的水流通過上收球網(wǎng)板而減少進(jìn)入下收球網(wǎng)板的流量，對(duì)下收球網(wǎng)也有利。導(dǎo)流翼的安裝高度，可按允許2—4個(gè)海綿球并排通過導(dǎo)流翼與網(wǎng)板的小通道尺寸來確定。

       6、加裝調(diào)節(jié)閥和關(guān)斷閥。加裝調(diào)節(jié)閥可改變下網(wǎng)板前后壓差，從而減小下網(wǎng)板積球的可能性，它可使收球網(wǎng)適應(yīng)不同現(xiàn)場安裝條件和一定范圍的工況變化。應(yīng)當(dāng)指出調(diào)節(jié)閥對(duì)上，下網(wǎng)板起著相反作用，因而在加裝調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮改善上收球網(wǎng)喉部的流動(dòng)狀況。若在加調(diào)節(jié)閥的同時(shí)安裝關(guān)斷閥，則可通過兩閥的配合動(dòng)作，對(duì)下網(wǎng)板進(jìn)行反沖洗。經(jīng)驗(yàn)表明，迅速啟閉關(guān)斷閥還可回收偶而停留在上收球網(wǎng)喉部的海綿球。

       7、采用合理的網(wǎng)板結(jié)構(gòu)。這里包括許多內(nèi)容，如收球網(wǎng)的選型，對(duì)于水質(zhì)清潔的閉式循環(huán)供水電廠，可用周定錐形收球網(wǎng)；而對(duì)于水質(zhì)差的開式循環(huán)電，則宜用活動(dòng)?xùn)鸥裥褪涨蚓W(wǎng)；網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)采用柵格狀；收球網(wǎng)柵格間距或長園孔寬度應(yīng)為的海綿球濕態(tài)直徑(通常海綿球濕態(tài)直徑等于凝汽器銅管內(nèi)徑加2毫米)等等。

       8、根據(jù)上述措施曾對(duì)一臺(tái)收球率低的固定錐型收球網(wǎng)進(jìn)行改造，(見圖7)。實(shí)踐證明，這種改造方案對(duì)提高收球率是有一定效果，但還不夠理想。