摘要：本文采用试验的方法对螺旋纽带装置蒸汽机在使用过程中遇到的问题进行了分析，经过试验证明，螺旋纽带存在的问题主要是由于异物阻塞、循环水水质、纽带表面结垢、磨损影响等因素造成的，针对存在的问题提出了改进措施，保证了螺旋纽带的正常使用。
关键词：螺旋纽带；凝汽器；问题；改进
螺旋纽带清洗技术是非常重要的一项节能技术，是当前一种非常先进的在线清洗技术，具有强化传热、在线清洗等功能，是蒸汽机常用的一种防垢技术。在使用螺旋纽带对凝汽器进行除垢时，会存在一些问题，需要对这些问题进行分析，并提出相应的改进措施。
1 案例介绍
某凝汽器采用150MW汽轮机，凝汽式汽轮机为单轴、双缸双排蒸汽式汽轮机，2号机凝汽轮器型号为N-8600-1型，采用表面式冷却，冷却水使用双侧双流程。凝汽器使用卧式结构，结构如图1所示。凝汽器管束为放射形排布，主要使用TP316L不锈钢构成，钢管内部直径为26mm，一共布置了10470根钢管。设计循环冷却水量为20000t/h，换热面积达到了8600m2。
2 循环水系统情况介绍
循环水系统的特点包括碱性强、指标剧烈变化、硬度大、氯根高等。这些特点造成了循环水运行过程中容易产生水垢附着于管道内壁，再者此地区水资源较为匮乏，造成了凝汽器水侧的换热管上容易产生水垢，长此以往会造成冷却管内壁水垢附着情况严重；较高含量的氯根对铜管造成腐蚀，严重威胁着换热管的运行安全。同时，本系统的工作水温有利于真菌、藻类等一系列微生物的生存，更容易对生物污垢进行吸附[1]。通常情况下，污垢会对传热系数产生影响，由于其较小的导热系数，使传热阻力加大，从而降低了传热系数，对凝汽器的换热能力造成了不良影响，阻碍水循环吸热能力和汽轮机排汽的凝速，造成排汽温度的上升和排汽压力得增大。大环境温度的上升导致大量的热要通过循环水传出，导致循环水的温度急速上升。随着循环水温的上升，真空压力增大，进入恶性循环。从表层进行分析，这一现象是冷却塔效果差造成的，而深层次分析循环水温度高这一现象除去冷却塔的影响是由低真空的凝汽器直接造成的[1]。凝汽器不能进行全方位清洁和没有充足的冷却面积的一个重要因素就是铜管水侧生成的污垢，污垢不仅对循环水的运行产生相当大的阻力，造成水流量减小，还造成了凝汽器的低真空状态。故，真空状态被恶化，形成低真空的主要原因为凝汽器铜管水侧产生了污垢。而低真空状态的凝汽器焓降能力减弱，对汽轮机使用的经济性及安全性会造成不良影响。所以，对铜管水侧污垢要通过螺旋纽带来清洁。
3 螺旋纽带的工作原理
3.1 装置结构
螺旋纽带装置的结构组成主要分为三部分，分别为：螺旋纽带；支架、转轴；垫片、连接环。第一部分的螺旋纽带使用的材料为高分子聚合物，优点突出，包括：刚度强、韧性好、强度大、耐高温、耐腐蚀以及良好的化学稳定能力，并且由于材料密度大于水，于流体中受到来自多个方向的力时，可以稳定浮动于换热管中心位置；第二部分的支架、转轴使用的材料通过化学合成后进行加工，特点有：强度大、耐腐蚀等；第三部分垫片、连接环的制作材料选用不锈钢，也有相当大的强度。螺旋纽带工作过程中第二、三部分相互配合，为纽带分担纵向负荷。
3.2 除垢原理
螺旋纽带达到除垢目的是通过对冷凝水进行控制从而控制热管内部纽带的自旋。然后通过自动旋转的纽带对管道内部的水流状态进行控制，将紊流区进行扩张，而对过渡区域、边界区域进行紧缩，阻止水垢附着于管道内壁，并将其清理出换热管，达到在机器运行状态对水垢进行自动清理的目的。
4 安装前后效果对比
为了进一步了解螺旋纽带的安装效果，进行试验对安装前后效果进行对比。首先在凝汽器上水室和下水室分别装300支螺旋纽带，分散安装。装置安装完成后进行运行必须达到凝汽器内水流速度大于0.6 m/s可以带动纽带正常旋转；凝汽器进口处的压力大于0.06MPa，螺旋纽带启动的压头最低为0.03 MPa；纽带消耗达到0.02 MPa，进水口处水阻压力提高10%，出水口处水压维持稳定状态；避免水体内出现杂质而造成纽带被缠绕和管道堵塞发生，对纽带正常运动产生影响；遇到使用较久的凝汽器时，安装螺旋纽带前务必要对换热管进行清洗，防止已有水垢阻碍螺旋纽带的运转。
安装螺旋纽带让其连续工作10个月，观测效果，两端温度仍呈上升趋势，温差加大2.2℃，降低了凝汽器的性能，导致凝汽器的冷却效果没有达到预期效果。通过近10个月的追踪观测发现，凝汽器运行过程仍然会产生大量水垢，螺旋纽带并没有对这一现象有明显的改善[2]。对整个系统进行全面检查，发现热管内部安装螺旋纽带前后无明显差异，纽带安装前热管管道内壁的水垢厚度在0.8mm左右，水垢颜色灰白，表面凹凸，并不平整，在纽带安装完成一段时间后，水垢厚度和性状与安装前没有明显差别。故得出结论，螺旋纽带的运行状态并不完善，存在阻碍纽带运转的因素。
5 问题分析
循环水结构情况受到水质影响较为严重，本地水质硬度大，更易生成水垢。另外，凝汽器拥有的热管有一定长度，通常在10m～14m，系统运行时暴露出之前没有发现的一些问题，影响了螺旋纽带对污垢的预防效果。
5.1螺旋纽带表面结垢
螺旋纽带不断运动可以改善凝汽器的换热管结垢情况，但无法改变自身的结垢现象。螺旋纽带表层水垢不断累积，造成凝汽器中水阻力加大，循环水的流动速度减小而温度升高，自身转速也受到影响而降低，严重时无法再完成清理水垢的工作。遇到这种情况，只能停机。资料表明，夏季比冬季更易结垢。
5.2 螺旋度降低
从结构上看螺旋纽带长度大，在重力、温度等因素的影响下对螺旋纽带的螺旋度造成一定影响，随着使用时间增加，螺旋度降低，纽带与水流间速度降低，导致了纽带接收到的能量矩减少，防止污垢生成的能力随之降低。
5.3 异物阻塞
从系统环境来看，由于冷却方式选取开放模式，会引入大颗粒的杂质，当螺旋纽带进入工作状态时，以整体的形式在换热管内运转，而大颗粒的杂质会对纽带转动造成障碍，使其不能正常转动。所以在装置运转过程中要避免异物堵塞现象发生，定期进行系统维护。
5.4 纽带磨损
工作中的纽带不间断的高速运转，长期以来对纽带自身会造成一定的磨损，质量、宽度均减少，减少量过大时，纽带提供给自身转动的动力不足，无法继续进行清洗工作。上述因素均对螺旋纽带无法继续转动造成影响，螺旋纽带停止运动后自身反而变成阻力，阻碍水流运动，为水垢生成提供了附着物，使水垢产生更加严重。
6 结语
由于螺旋纽带技术不改变原有工艺、使用简单、不会造成二次污染等特点，完全满足国家提倡的绿色环保、可持续发展的要求，在凝汽器清洗技术中优势明显，但是在具体应用中还有一些实际问题需要科研人员通过深入研究进行进一步优化。要将螺旋纽带技术的优势完美展现，需要材料、结构、系统等多方面条件良好融合。通过对出现的问题不断深入研究，使技术逐渐得到优化，其发展、应用前景将更加广阔。
参考文献：
[1]俞天兰，彭德其，蒋少青，等.凝汽器采用的转纽带清洗技术分析[J].华北电力技术，2002，（06）：34-35.
[2]凌宵虎.螺旋纽带装置[P].中国专利，ZL02266832，2，2002.
论文作者:谭国玲
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/6
标签：纽带论文; 凝汽器论文; 螺旋论文; 水垢论文; 污垢论文; 热管论文; 汽轮机论文; 《基层建设》2017年第24期论文;