胶球清洗装置系统工作流程及海绵胶球在凝汽器循环水进水阶段受力分析？ 

      胶球清洗装置系统工作流程及海绵胶球在凝汽器循环水进水阶段受力分析？火力发电厂使用的凝汽器胶球清洗装置可在机组
不减负荷的情况下清洗凝汽器冷却水管的内壁,从而
降低凝汽器的端差和汽轮机背压，是保证汽轮机安全
运行和降低煤耗不可缺少的辅机配套设备。
      胶球清洗装置其基本工作原理是
在运行的凝汽器冷却管中投入一定数量的胶球，使它
们连续地在凝汽器换热管内流过,对冷却管内壁起到
清洗作用”。但是,由于选用胶球、冷却水水质、清洗装.
置和凝汽器结构等方面的影响,国内大多数电厂胶球清洗装置都没有发挥出应有的作用。

      对胶球清洗装置系统中胶球的受力分析,判
断胶球清洗装置什么环节影响胶球的收球率，并提出
相应的解决方案，找出了改造胶球清洗装置的方法。同
时,通过实验验证了该方法的有效性。

胶球清洗装置工作流程

      胶球清洗装置系统如图1所示,胶球清洗过程可分
为三个阶段:
     
(1)胶球通过胶球泵打入至凝汽器循环水进水管
的阶段；

      (2)胶球通过凝汽器钛管的清洗阶段;
     
(3)胶球被循环水带至凝汽器循环水出水管的阶段。
胶球清洗装置正常运行时，收球网电动阀关闭,胶
球泵和1号、2号、3号阀门开启，胶球泵运行。胶球通过
胶球泵的吸力,从凝汽器循环水出口收球网前打到凝
汽器循环水进口。胶球清洗装置收球时,关闭装球室电
动阀，胶球在胶球泵和循环水的共同作用下，被带至装
球室内。

各个阶段胶球的受力分析
     
海绵胶球在凝汽器循环水进水阶段的受力分析
如图2所示,在上升阶段,胶球向上受到胶球浮力
和循环水流对它的冲击力,向下受到重力作用。
由于实际中胶球的密度小于水的密度,胶球的浮
力大于胶球重力,所以胶球浮力与水流冲击力之和大.
于胶球的重力,此时胶球向.上运行,不会滞留在凝汽器
钛管中
e
胶球清洗装置在清洗过程中的受力分析
在清洗过程中胶球的受力如图3所示。
式中:p为流体密度;v为流体流速;g为重力加速度;h为
该点所在的高度;P为流体的压强;C为一个常量:Fc为.
胶球在钛管中所受的冲击力;s为钛管的横截面积:EM
为胶球与钛管壁之间的摩擦力;μ为胶球与凝汽器钛管.
之间的摩擦系数;E为胶球对凝汽器钛管的正压力。
由式(1)和式(2)可知，当凝汽器钛管出现大规模
堵:塞时，凝汽器循环水由于钛管堵塞的截流作用,流速
v减小，压强P增加。由于凝汽器循环水管横截面没有变
化，压强P增大,胶球在钛管中所受的冲击力E也增大。
由式(3)可知，胶球在钛管中水平方向受到胶球与
钛管壁的摩擦力的作用,当Fc>E时，胶球则可运动。所
以投球时,不宜选用体积过大的胶球，因为体积过大会.
导致胶球与钛管之间摩擦力过大,从而影响胶球装置
的收球率。
     
那么,如何解决摩擦力影响胶球清洗装置收球率
高低的问题呢?
根据以上受力分析可知，海绵胶球与凝汽器钛管的摩
擦力越大,装置收球率就会越低,但如果胶球质地过软
或直径过小，又起不到胶球清洗的作用。某电厂凝汽器
钛管的直径为25mm,为获得胶球直径与收球率关系的
相关数据,该厂分别使用27mm和32mm胶球进行对照
试验,结果如表1所示。
表1胶球清洗装置收球个数对比
由表1可知，胶球直径越大，胶球清洗装置收球率.
便越低。所以,该厂对胶球的选用做了如下规定:

      (1)选用直径比凝汽器钛管内径大1~2mm的胶球;

      (2)当凝汽器钛管结垢较为严重时,可选用直径略
小于管子内径的胶球进行清洗;

      (3)凝汽器循环水冷却水流量较小时，可选用质地
较软或直径较小的胶球进行清洗;
     
(4)由以，上受力分析可知,所选用海绵胶球浮力越小越
容易收球，所以投入胶球清洗时,应当泡球;

      (5)胶球在水中的膨胀率不超过10%。
通过选用合适直径的海绵胶球，该厂胶球清洗装置的
收球率从70%上升至85%。同时,凝汽器传热效果也得
到了极大的提升。
     海绵胶球在循环水出水管的受力分析
如图4所示,海绵胶球向下受到重力和循环水对胶球的
冲击力。
胶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为胶球的后受力;Fc为水对胶球向下的冲力;
G为海绵胶球的重力;F为胶球在水中所受的浮力;ps为水的
密度;g为重力加速度;Vp为海绵胶球的排水量;a为系数:
s为胶球截面积;v为水流的流动速度;m为胶球的质
量:p为海绵胶球的密度;V。为海绵胶球的体积。
由上式可以看出,水流的流动速度越小，作用在胶
球上的冲力Fc就越小;速度越大,Ec就越大。
(1)当Fc>EFG时,胶球受力向下:
(2)当Fc<F-G时，海绵胶球受力向上;
(3)当Fc F-G时,胶球悬浮。

凝汽器钛管堵塞程度与胶球清洗装置收球率的
关系
     
(1)当凝汽器钛管堵塞几根时，凝汽器出口循环水
动能变化不大。
     
(2)当凝汽器钛管大面积堵塞或收球网堵塞严重
时,凝汽器出口循环水动能降低。
      动能公式如下:
E=-mv2
(9)
式中:E为动能; m为质量;v为速度。
当水流动能降低,水流就会减弱，水流减弱,凝汽
器循环水出水管循环水对胶球的冲力Fc就会减小，这样
出口管道的胶球就可能漂浮在凝汽器循环水出水管项
部或悬浮在水中。当海绵胶球的密度过小、收球网堵塞严重.
或凝汽器钛管大面积堵塞,Fp>Fc+G时，海绵胶球会悬浮在
凝汽器循环水出水管顶部。
      如何解决胶球在循环水出水管的堵塞问题，收球网堵塞程度和胶球在钛管里的堵塞程度会逐
渐降低胶球清洗装置的收球率，同时海绵胶球的密度也是
影响胶球清洗装置收球率的重要原因。因此,该厂通过
以下改进措施使得胶球清洗装置收球率从85%提升到
了90%,结果如表2所示。

表2胶球清洗装置收球个数对比

      (1)定期清理一、二次滤网和收球网上的垃圾；
      (2)选择合适的二次滤网,加强二次滤网的过滤性
能，尽可能减少冷却水中的杂质
。