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膠球清洗裝置系統工作流程及海綿膠球在凝汽器循環水進水階段受力分析？
膠球清洗裝置系統工作流程及海綿膠球在凝汽器循環水進水階段受力分析？火力發電廠使用的凝汽器膠球清洗裝置可在機組
不減負荷的情況下清洗凝汽器冷卻水管的內壁,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量的膠球，使它
們連續地在凝汽器換熱管內流過,對冷卻管內壁起到
清洗作用”。但是,由于選用膠球、冷卻水水質、清洗裝.
置和凝汽器結構等方面的影響,國內大多數電廠膠球清洗裝置都沒有發揮出應有的作用。
對膠球清洗裝置系統中膠球的受力分析,判
斷膠球清洗裝置什么環節影響膠球的收球率，并提出
相應的解決方案，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。
膠球清洗裝置工作流程
膠球清洗裝置系統如圖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水進水管
的階段；
(2)膠球通過凝汽器鈦管的清洗階段;
(3)膠球被循環水帶至凝汽器循環水出水管的階段。
膠球清洗裝置正常運行時，收球網電動閥關閉,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,從凝汽器循環水出口收球網前打到凝
汽器循環水進口。膠球清洗裝置收球時,關閉裝球室電
動閥，膠球在膠球泵和循環水的共同作用下，被帶至裝
球室內。
各個階段膠球的受力分析
海綿膠球在凝汽器循環水進水階段的受力分析
如圖2所示,在上升階段,膠球向上受到膠球浮力
和循環水流對它的沖擊力,向下受到重力作用。
由于實際中膠球的密度小于水的密度,膠球的浮
力大于膠球重力,所以膠球浮力與水流沖擊力之和大.
于膠球的重力,此時膠球向.上運行,不會滯留在凝汽器
鈦管中
e
膠球清洗裝置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。
式中:p為流體密度;v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.
膠球在鈦管中所受的沖擊力;s為鈦管的橫截面積:EM
為膠球與鈦管壁之間的摩擦力;μ為膠球與凝汽器鈦管.
之間的摩擦系數;E為膠球對凝汽器鈦管的正壓力。
由式(1)和式(2)可知，當凝汽器鈦管出現大規模
堵:塞時，凝汽器循環水由于鈦管堵塞的截流作用,流速
v減小，壓強P增加。由于凝汽器循環水管橫截面沒有變
化，壓強P增大,膠球在鈦管中所受的沖擊力E也增大。
由式(3)可知，膠球在鈦管中水平方向受到膠球與
鈦管壁的摩擦力的作用,當Fc>E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.
導致膠球與鈦管之間摩擦力過大,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?
根據以上受力分析可知，海綿膠球與凝汽器鈦管的摩
擦力越大,裝置收球率就會越低,但如果膠球質地過軟
或直徑過小，又起不到膠球清洗的作用。某電廠凝汽器
鈦管的直徑為25mm,為獲得膠球直徑與收球率關系的
相關數據,該廠分別使用27mm和32mm膠球進行對照
試驗,結果如表1所示。
表1膠球清洗裝置收球個數對比
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,該廠對膠球的選用做了如下規定:
(1)選用直徑比凝汽器鈦管內徑大1~2mm的膠球;
(2)當凝汽器鈦管結垢較為嚴重時,可選用直徑略
小于管子內徑的膠球進行清洗;
(3)凝汽器循環水冷卻水流量較小時，可選用質地
較軟或直徑較小的膠球進行清洗;
(4)由以，上受力分析可知,所選用海綿膠球浮力越小越
容易收球，所以投入膠球清洗時,應當泡球;
(5)膠球在水中的膨脹率不超過10%。
通過選用合適直徑的海綿膠球，該廠膠球清洗裝置的
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。
海綿膠球在循環水出水管的受力分析
如圖4所示,海綿膠球向下受到重力和循環水對膠球的
沖擊力。
膠球的后受力可以用下列方程表示:
F=(Fc+G)-Fr
(4)
FF Psg9Vp
(5)
Fc=apsSjv2
(6)
G=mg.
(7)
m=pjVo
(8)
式中:F為膠球的后受力;Fc為水對膠球向下的沖力;
G為海綿膠球的重力;F為膠球在水中所受的浮力;ps為水的
密度;g為重力加速度;Vp為海綿膠球的排水量;a為系數:
s為膠球截面積;v為水流的流動速度;m為膠球的質
量:p為海綿膠球的密度;V。為海綿膠球的體積。
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,Ec就越大。
(1)當Fc>EFG時,膠球受力向下:
(2)當Fc<F-G時，海綿膠球受力向上;
(3)當Fc F-G時,膠球懸浮。
凝汽器鈦
管堵塞程度與膠球清洗裝置收球率的
關系
(1)當凝汽器鈦管堵塞幾根時，凝汽器出口循環水
動能變化不大。
(2)當凝汽器鈦管大面積堵塞或收球網堵塞嚴重
時,凝汽器出口循環水動能降低。
動能公式如下:
E=-mv2
(9)
式中:E為動能; m為質量;v為速度。
當水流動能降低,水流就會減弱，水流減弱,凝汽
器循環水出水管循環水對膠球的沖力Fc就會減小，這樣
出口管道的膠球就可能漂浮在凝汽器循環水出水管項
部或懸浮在水中。當海綿膠球的密度過小、收球網堵塞嚴重.
或凝汽器鈦管大面積堵塞,Fp>Fc+G時，海綿膠球會懸浮在
凝汽器循環水出水管頂部。
如何解決膠球在循環水出水管的堵塞問題，收球網堵塞程度和膠球在鈦管里的堵塞程度會逐
漸降低膠球清洗裝置的收球率，同時海綿膠球的密度也是
影響膠球清洗裝置收球率的重要原因。因此,該廠通過
以下改進措施使得膠球清洗裝置收球率從85%提升到
了90%,結果如表2所示。
表2膠球清洗裝置收球個數對比
(1)定期清理一、二次濾網和收球網上的垃圾；
(2)選擇合適的二次濾網,加強二次濾網的過濾性
能，盡可能減少冷卻水中的雜質
。