新型全自動濾水器/電動排污過濾器在水電站的應用分析？

     新型全自動濾水器/電動排污過濾器在水電站的應用分析？水電站機組技術供水系統過濾器初期發電時，由于水質較差，經常發生濾網堵塞。存在其濾筒內部的刮板經常失效，雜物大部分容易纏繞在旋轉臂上，而且纏的很緊，清污時根本反沖不掉。經過多次的技術比較和論證，我們選擇了進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就是完全靠水力驅動,控制裝置簡單可靠。經過長時間的實際運行，有效地解決了現場存在的問題,提高了設備的自動化水平。該產品的成功應用，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產品設計及制造部門可起到借鑒作用。
1問題的提出
     水電站的機組技術供水過濾器采用國產設備，設計壓力2.5MPa,過濾精度4mm,設計流量2500m3/h,該結構采用不銹鋼板鉆孔濾網，配合大吸嘴和刮板，以清除吸附在濾網內壁的雜物,其結構見圖1所示。
     全自動濾水器/電動排污過濾器工作時，壓力水(臟水)從過濾器上部流入濾筒內部，經航網孔后，由于壓差的作用，雜物一部分留在濾桶內,另一部分掛在濾筒的內壁上。這樣濾網的外部，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：隨時在現地，通過啟動按鈕將過濾器上部的電機手動開啟,則過濾器中旋轉軸帶動刮板旋轉，將懸掛在濾筒內壁的雜物刮掉,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，達到手動清污的作用。
     (2)定時清污:按照事先確定的過濾器工作時間，一旦達到過濾器的運行小時數，則自動打開過濾器上部清漂管路電動閥及啟動電機，將漂浮物排到集水井。
     (3)差壓清污：當過濾器內部岀現堵塞現象時,過濾器的進口和出口的壓力差增大，達到過濾器外部的差壓開關的設定點時,開關接點閉合測自動啟動電機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
     機組技術供水全自動濾水器/電動排污過濾器于5月21日投入運行，初期運行時,上游水質較差，經常出現以下問題，給水輪發電機組的安全運行帶來很大的隱患□過濾器堵塞。電站初期運行時，由于水頭較低,管路中的水質很臟,雜物很多,存在大量的泥沙、石塊、漁網、樹枝、樹葉、死魚、塑料布等雜物。該雜物由于量大成分復(1)雜，且粒度超過濾筒網眼的直徑而不能通過，留在濾筒內部。如果不經常對過濾器進行清污，勢必導致雜物將全自動濾水器/電動排污過濾器濾筒網孔大部分堵死，終失去過濾作用。
     (2)刮板失效導致清污不徹底,清污能力差。過濾器濾筒的內部有兩個旋轉臂，在一側的旋轉臂上，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壁上，通過壓板和螺栓固定在旋轉臂上,清污時隨著電機的旋轉而繞旋轉軸旋轉。通過對過濾器分解檢查發現，該刮板材質太柔軟，沒有硬度,根本不能刮除吸附在濾筒上的雜物，同時隨著旋轉臂的旋轉,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，再者就是旋轉臂的面積太大，水中的雜物大部分容易纏繞在旋轉臂上，而且纏的很緊，清污時根本反沖不掉。
     隨著濾網堵塞的加劇，在不均勻壓力的作用下,濾筒發生嚴重變形，變成一個不規則的圓柱體，而刮板的旋轉半徑是固定的，因此不能滿足濾筒半徑變化的需要，經常造成刮板折斷、丟失。
     (3)吸嘴距離濾網內壁較遠，清污效果不明顯。過濾器反沖洗時，由于吸嘴距離濾網內壁較遠，加之吸嘴過大,對濾網上的雜物吸附作用大大降低，起不到應有的作用，因此才導致清污效果不明顯的問題。
     (4)減速器與旋轉軸的連接銷經常折斷。為了保證過濾器上部電機的運行安全，減速器與旋轉軸之間的連接銷采用了尼龍材料，以保證旋轉軸工作力矩過大時，連接銷先剪斷，保護電機。由于過濾器堵塞嚴重，濾網變形，增加了旋轉軸的工作力矩,導致連接銷經常剪斷,過濾器無法工作。
     (5)排漂根本不起作用。設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部的漂浮物的，通過實際觀察，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,進入濾筒上部的漂浮物由于濾網網孔前后壓差的作用，都吸附在濾網的內壁上，貼得很緊，有的還夾在濾網的網孔里，當過濾器工作在清污狀態時,即使是打開了清漂管路的閥門，也不能將吸附在濾筒內壁上的雜物帶走。
     (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計只有DN80,太小。底部沉積物堵塞嚴重時,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，保證機組技術供水系統的安全穩定可靠運行，減輕現場維護人員的勞動強度,經過技術比較，我們采用了以色列ELI公司生產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,設計流量2500m3/h,其結構簡圖見圖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口[12］流入,并從外向內流過粗濾網[H］(粗濾網的作用是攔截一些比較大的雜質,保護細濾網)后，進入細濾網[I］。水通過細濾網由內向外流出時，雜質積累在濾網內表面并形成“濾餅”，這將產生一定的水頭損失，當細濾網內外的壓差達到預設值(0.5bar,7psi)時，過濾器開始啟動一次自動清洗過程。濾網內的清洗裝置即吸吮清掃器進行螺旋式的吸吮運動將濾網上的雜質吸走，并經過排污管排出，潔凈水流出過濾器出口[13］。整個清洗過程耗時約為8~15s,依據實際的壓力而定，清洗時系統不斷流。
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水和出水閥門，確認工作壓力沒有異常。
     全自動濾水器/電動排污過濾器自動運行時，水由進水口[12］進入，先經過粗濾網[H］過濾掉較大顆粒的雜質，然后到達細濾網］，再從出水口[13］流出。在過濾過程中，細濾網逐漸累積水中的臟物、雜質，形成過濾雜質層，由于雜質層堆積在細濾網田的內側,因此在細濾網[I］的內、外兩側就形成了一個壓差。(3)當這個壓差[△円達到預設值時，壓差開關[J］接點動作使電磁閥[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］向右運動；由于排污閥[C］打開，因此水力馬達室及吸污管[F］內的壓力大幅度下降，由此通過吸嘴及水力馬達室外端產生一個吸污過程。當水流經水力馬達[E］時，帶動吸污管[F］進行軸向運動并旋轉，逐漸將污水排出。軸向運動與旋轉運動的結合可將整個濾網內表面完全清洗干凈。
     整個沖洗過程只需8~15s,細濾網[I］沖洗干凈后，濾網內外壓差降低,壓差開關[J］接點動作，控制電磁閥[B］斷電失磁,菱形閥[A］的接口[19-20］關閉,則排污閥[C］上腔通過[14、15］進水,排污閥[C］關閉，由進水口[12、21］補充的(3)關[J］接點動作使電磁閥[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］向右運動；由于排污閥[C］打開，因此水力馬達室及吸污管[F］內的壓力大幅度下降，由此通過吸嘴及水力馬達室外端產生一個吸污過程。當水流經水力馬達[E］時，帶動吸污管[F］進行軸向運動并旋轉，逐漸將污水排出。軸向運動與旋轉運動的結合可將整個濾網內表面完全清洗干凈。
     整個沖洗過程只需8~15s,細濾網[I］沖洗干凈后，濾網內外壓差降低,壓差開關[J］接點動作，控制電磁閥[B］斷電失磁,菱形閥[A］的接口[19-20］關閉,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針或逆時針旋轉90°,系統按照上述自動清污的過程進行反清洗。
4新型全自動濾水器/電動排污過濾器特點
4.1原理簡單
     利用網孔將顆粒物截留在濾網的內表面。濾網采用特殊的編織工藝，高過濾精度可達到15目前國產的只能達到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,是國產的5倍以上。其巧妙的設計，用很小的吸嘴產生較強吸力。
4.2結構簡單
     一個本體、一套濾網、一套清洗機構、一套水力控制系統組成一個全自動過濾器，處理水量大,安裝占地面積小。
4.3維護便捷
     本體和端蓋使用螺栓連接,設備需要維護時,只要2個人在很短時間內就可以將其打開，打開后只要將濾網抽出沖洗或更換就可以。
4.4節能
     因為全自動濾水器/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,外表面經噴砂及磷化處理，外涂5層環氧樹脂烤漆，漆膜厚度為200-220jim,超強耐腐蝕。內表面經噴砂及磷化處理,先涂布2層環氧樹脂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。濾網、吸污管、水力馬達等部件采用不銹鋼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
     在水電機組的技術供水系統上，國內大多數電站使用的過濾器都是以電機加減速器驅動為主，以下就是新型自清洗過濾器和電力控制電力驅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 目 水力過濾器 電力過濾器
本體 外表面 碳鋼37-2（相當于國產Q235B）,外表面經噴砂及磷化處理，外涂5層環氧樹脂烤漆，總厚度達200~220um,使用10年仍光亮如新。 國產碳鋼,外表面經過一層防銹漆涂布，直接噴上一層金屬漆，漆層易脫落,內表面末經過任何防腐處理，使用1~2年開始生銹。
 內表面 碳鋼37-2,表面經噴砂及磷化處理,先涂布2層環氧樹脂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。 
 制造工藝 本體采用機器肖動焊接。 人工焊接。
 濾網 不銹鋼316濾網精度準確、精密，根據過濾精度的不同分為鉆孔濾網和編織濾網。不銹鋼板鉆孔或三角形條柵焊接而成,濾網精度差。
 密封 端蓋及濾網兩端采用丁臘橡膠密封，波網和端蓋之間采用門設計的密封裝置。端蓋采用石棉墊密封，濾網兩端密封不可靠，雜質易漏過濾網。
 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現場不同的情況而選擇不同的吸嘴以達到更好的過濾效果。同時因為圓度要求高，濾網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。國產球閥，密封性和轉動靈活性方面較差。
 控制電磁閥控制，全水力驅動，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動，一般需設置門的電控箱和保護裝置，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
     產品具有IS09001標準認證書，質量非常穩定,維護和保養非常簡單。而且因為全自動濾水器/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.因為端蓋帶有電機和減速機，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，同時因為拆裝的繁瑣，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，成功應用在6號機組的技術供水系統中，工作狀態良好、正常。解決了原過濾器的堵塞問題,設備的日常維護量大大降低。該產品具有安裝、操作、維護簡單容易;設計緊湊，水處理量大但安裝占地小，標準型零件可以互換;水力驅動無需外接能源;反清洗迅速，耗水量少,而且反清洗時系統不斷流等;巧妙的設計，用很小的吸嘴產生較強吸力等特點，因此可對國內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計制造起到很好的借鑒和推廣作用。