凝汽器膠球清洗裝置系統中膠球在收球網中的運動情況和防止積球的方法

       收球網是膠球清洗裝置的重要部件之一。一個好的收球網應有：足夠的機械強度，運行安全可靠；盡可能小的水阻；結構簡單，制造、安裝、檢修方便；不積球和不逃球等等。但設計的中心問題是收球網能長期保證不積球，不逃球。只有這樣才有可能保證整個清洗裝置有高而穩定的收球率，使凝汽器膠球清洗裝置系統具有良好的清洗效果，收到經濟實效。要保證收球網不逃球，只需將收球網板上開孔的幾何尺寸或柵格間距制作適當即可。而要保證收球網不積球，則要對膠球在收球網板上的受力情況和水流在收球網中的流動進行分析。

(一)膠球的受力情況

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

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

       為方便起見，我們仍用網板前后壓差來進行分析。這個力和水流被球部分滯止所產生的力的方向一樣，均與水流線方向一致。膠球在網板上的運動形式主要有滾動和滑動。無論是滾動還是滑動，均與球受到的平行的網板的分力F有關，即與水流同網板夾角θ(圖1)有關。顯然，θ角愈大，力F愈小，因而愈不利于球的運動。此外，球的運動又受到網飯形狀和結構的影響。如果膠球運動所經過的“通道”不暢，運動也要受阻。

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

(二)水流在收球網中的流動情況

       目前各電廠膠球清洗裝置中所采用的收球網主要有活動柵格型收球網和固定錐形收球網，其它型式的收球網都是從這兩種收球網演變而來的。

       下面以活動柵格型收球網的上收球網板為例進行分析，所得出的結論可適用于各種型式的收球網。為簡單起見，以下的分析都是在一定的假設條件下進行的。

1、沿收球網中軸向的水流線的變化

       先假定：收球網進口水流線為平行流線；網板無限薄，網孔之間距離非常小，因而水流通過時無阻力損失。設進口平均流速為Vo,下方箱的水流平均流速為V?。以下分三種情況進行分析。

       (1)進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生變化。對于無粘性流體，此時V?=V。。在這種情況下流線不發生任何變化：仍為平行直流線。各處流線與收球網板的夾角均相等，等于網板與中心線的夾角(圖2),即式中α為收球網板的設計夾角。

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

2、垂直于收球網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)中心流速等于進口流速，即V?=V?時，o

       (2)中心流速小于進口流速印V?<V?時若中心流速為V?時所對應的流線與網板的夾角為01,當中心流速從V:變化到V?'時，所對應的流線與網板的夾角為0?'時，則當V?>V'?時，0,<0?′;當V?<V'2時，θ?>θ'2o(3)中心流速大于進口流速，即V?>V?時，若V?時對應夾角為01,當V變化到V?'時，對應夾角為θ!',則當V?>V?'時，0?<0?';當V?<V?'時，θ?>0?'。

       考慮到水流穿過網板時的阻力損失，并假定Vo為收球網進口平均流速，V?為下方箱進口(即上收球網出口)平均流速，作近似分析，可得出如下結論：若V?<Vo,則流線向網且隨水流運動方向0角不斷增大，在收球網底部達大值；當V?=V?時，網板各處流線向網板方向偏移程度相同，;當V?>V?時，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。對于同一個與收球網中軸線直的截面，0角隨網內平均流速的增加而減小，當V:從小于V。增大到大于Vo時。θ角從大于變化到小于。

(三)防止收球網積球的方法

       根據海綿球在網板上的受力情況和水流在收球網中的運動情況，可以從以下兩個方面來防止收球網積球，一是改變水流線與收球網板的夾角，二是選用合適的收球網結構和形狀。下面介紹的幾種方法有時可以同時達到上述兩個要求。

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

       2、保證收球網有適當的夾角α。一般固定錐形收球網α等于15°~20°,活動柵格型收球網上下網板的夾角取45°~60°。

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

       有關資料曾提到擴口角β為直角時收球率高。但當β角過大時，球容易卡在擴口柵格和下方箱的接頭部分；當β角過小時，球容易附著在擴口柵格上，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板之內的前后壁上開孔或做成柵格狀來達到。(圖6),切忌在下收球網板之外的前后壁或側壁上開孔，否則將增加通過下收球網板的流量，增加下收球網積球的可能性。

       5、加裝導流翼，在上收球網喉部加裝形狀如倒懸機翼的導流翼，由于導流翼尾部脫流形成旋渦，從而減少流線向網板的偏移，同時導流翼上方將會有更多的水流通過上收球網板而減少進入下收球網板的流量，對下收球網也有利。導流翼的安裝高度，可按允許2—4個海綿球并排通過導流翼與網板的小通道尺寸來確定。

       6、加裝調節閥和關斷閥。加裝調節閥可改變下網板前后壓差，從而減小下網板積球的可能性，它可使收球網適應不同現場安裝條件和一定范圍的工況變化。應當指出調節閥對上，下網板起著相反作用，因而在加裝調節閥時應同時考慮改善上收球網喉部的流動狀況。若在加調節閥的同時安裝關斷閥，則可通過兩閥的配合動作，對下網板進行反沖洗。經驗表明，迅速啟閉關斷閥還可回收偶而停留在上收球網喉部的海綿球。

       7、采用合理的網板結構。這里包括許多內容，如收球網的選型，對于水質清潔的閉式循環供水電廠，可用周定錐形收球網；而對于水質差的開式循環電，則宜用活動柵格型收球網；網板的結構采用柵格狀；收球網柵格間距或長園孔寬度應為的海綿球濕態直徑(通常海綿球濕態直徑等于凝汽器銅管內徑加2毫米)等等。

       8、根據上述措施曾對一臺收球率低的固定錐型收球網進行改造，(見圖7)。實踐證明，這種改造方案對提高收球率是有一定效果，但還不夠理想。