汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網及其圓盤形濾網框架的設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于過濾設備技術領域，涉及一種汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網及其圓盤 形濾網框架的設計方法，主要用于電廠汽輪機凝汽器進水清潔，同時改善凝汽器入口水室 的水流流動情況，提高凝汽器真空，節約能源。
【背景技術】
[0002] 電力工業是我國國民經濟發展中最重要的基礎能源產業，同時也是高耗能、高污 染的產業之一。在我國，火力發電機組在電源中占主要地位，而評價火電機組的主要經濟技 術指標則是供電標準煤耗率。為了降低標準煤耗率，需要提高汽輪機凝汽器真空度。凝汽 器真空度主要取決于蒸汽在凝汽器冷卻管束區域的流動和換熱情況，而后者在很大程度上 取決于循環冷卻水在管束中的流動均勻性。所以，改變機組真空的關鍵，就是提高凝汽器冷 卻水的均勻性。
[0003] 二次濾網對凝汽器冷卻水流的影響至關重要。二次濾網的主要作用是過濾冷卻 水、除去可能堵塞凝汽器換熱管的雜物、保持凝汽器水室經常處于清潔狀態。截止到目前， 已有二次濾網產品已能夠較好的起到過濾作用，但最大缺陷是在冷卻水流經二次濾網時對 水流產生了極大的擾動，該種擾動會對流場產生較大影響且存在于較長的一段管道內。已 有部分二次濾網通過另外添加整流裝置來減小擾動，但增加了裝置占用的空間，結構復雜， 不利于維修。
【發明內容】
[0004] 針對現有的關于汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網存在的缺陷，本發明通過提供一種 能夠改善凝汽器入口水室的水流流動情況，來提高水流均勻性系數，起到整流作用，以此改 善凝汽器中冷卻管束的換熱情況，提高凝汽器真空，降低電廠標準煤耗率，最終達到節約能 源目的的汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網，并提供其科學合理的圓盤形濾網框架的設計方 法。
[0005] 本發明的一種汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網，其特征是，它包括殼體、排吸污機 構、動力裝置和排污口，所述排吸污機構設置在殼體內，排吸污機構包括圓盤形濾網框架和 其下方設置的雙面吸污口，在排吸污機構的回轉軸端固連的從動錐形齒輪與動力裝置軸端 固連的動力錐形齒輪相嚙合，在位于排吸污機構的下部殼體上設有排污口。
[0006] 本發明的一種汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網圓盤形濾網框架的設計方法，其特征 是，它包括以下步驟：
[0007] (1)確定圓盤形濾網框架的幾何條件：
[0008] 將圓盤形濾網框架簡化后放置在xyz -笛卡爾坐標系中，使圓盤沿X軸赤道半徑 長為a，沿y軸赤道半徑長為b，極半徑長為H，且電廠凝汽器循環水管道的管道內半徑長為 q，則圓盤形濾網框架首先應滿足：圓盤沿X軸的赤道半徑長與沿y軸赤道半徑長和管道半 徑長相等，即a = b = q，然后按照如下方法確定圓盤形二次濾網框架的高度，即確定圓盤 的極半徑長H，在計算圓盤的極半徑長H的過程中，不僅需要xyz -笛卡爾坐標系，還需要 橢球大地坐標系，將圓盤形濾網框架的重要位置坐標標注如下：圓盤沿X軸的主半軸頂點Q 坐標為Q (q，〇, 〇)，沿y軸的主半軸頂點T坐標為T (0, q，0)，沿z軸的主半軸頂點N坐標為 N(0, 0, h)，將圓盤形濾網框架放置在橢球大地坐標系中時，存在如下對應關系：圓盤形濾網 框架沿z軸的頂點N與橢球頂點N相互對應，xoy面與赤道面相互對應，若設定起始子午面 為NGS，在圓盤形濾網框架上任取一點P，則P點的子午面NPS與起始子午面NGS所構成的二 面角L為P點的大地經度，且過P點的橢球法線Pn與赤道面的夾角B為P點的大地煒度， 對極限情況，即當P點位于點N位置處時，大地煒度為90°，將橢球的法線長度N為管道半 徑長的5倍，xyz -笛卡爾坐標系同橢球大地坐標系間的已知轉化關系如公式（1)和（2)所 示，由該關系式即可得到圓盤形濾網框架沿z軸的極半徑長H的求解公式（3)，
【主權項】
1. 一種汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網，其特征是，它包括殼體、排吸污機構、動力裝置 和排污口，所述排吸污機構設置在殼體內，排吸污機構包括圓盤形濾網框架和其下方設置 的雙面吸污口，在排吸污機構的回轉軸端固連的從動錐形齒輪與動力裝置軸端固連的動力 錐形齒輪相嚙合，在位于排吸污機構的下部殼體上設有排污口。
2. 根據權利要求1所述的汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網，其特征是，所述圓盤形濾網 框架的設計方法包括以下步驟： (1) 確定圓盤形濾網框架的幾何條件： 將圓盤形濾網框架簡化后放置在xyz-笛卡爾坐標系中，使圓盤沿x軸赤道半徑長為a，沿y軸赤道半徑長為b，極半徑長為H，且電廠凝汽器循環水管道的管道內半徑長為q， 則圓盤形濾網框架首先應滿足：圓盤沿x軸的赤道半徑長與沿y軸赤道半徑長和管道半徑 長相等，即a=b=q，然后按照如下方法確定圓盤形二次濾網框架的高度，即確定圓盤的 極半徑長H，在計算圓盤的極半徑長H的過程中，不僅需要xyz-笛卡爾坐標系，還需要橢 球大地坐標系，將圓盤形濾網框架的重要位置坐標標注如下：圓盤沿x軸的主半軸頂點Q 坐標為Q(q，〇, 〇)，沿y軸的主半軸頂點T坐標為T(0,q，0)，沿z軸的主半軸頂點N坐標為 N(0, 0,h)，將圓盤形濾網框架放置在橢球大地坐標系中時，存在如下對應關系：圓盤形濾網 框架沿z軸的頂點N與橢球頂點N相互對應，xoy面與赤道面相互對應，若設定起始子午面 為NGS，在圓盤形濾網框架上任取一點P，則P點的子午面NPS與起始子午面NGS所構成的二 面角L為P點的大地經度，且過P點的橢球法線Pn與赤道面的夾角B為P點的大地煒度， 對極限情況，即當P點位于點N位置處時，大地煒度為90°，將橢球的法線長度N為管道半 徑長的5倍，xyz-笛卡爾坐標系同橢球大地坐標系間的已知轉化關系如公式（1)和（2)所 示，由該關系式即可得到圓盤形濾網框架沿z軸的極半徑長H的求解公式（3)， e2= (a2-H2)/a2 (1) N = a/y!\-e2sm2 B (2) 式中： e--子午橢圓第一偏心率； N--法線長度； a--圓盤沿x軸的赤道半徑長； H--圓盤沿z軸的赤道半徑長； B--大地煒度； H=q2/N(3) 式中： q一一電廠凝汽器循環水管道的管道半徑； (2) 在圓盤形濾網框架上圓形過濾孔排布規律的確定 在圓盤形濾網框架上圓形過濾孔排布規律為：以圓盤形濾網框架頂點為中心，距離頂 點最近的圓環為首層圓環，按照由近到遠的排布規律，將各圓環依次設為第二層圓環、第三 層圓環，則在確定各圓形過濾孔在圓盤形濾網框架上的排布規律時，先確定各層圓環的位 置，具體步驟如下為：取平面y〇z為截面，截得半橢圓形截面，各點坐標與各坐標點一一對 應，即N點坐標為N(0, 0,H)，T點坐標為T(0,q，0)，該橢圓方程應為： (4) 由該橢圓方程式（4)和式（1)即可求得該橢圓的第一偏心率e的二次方值： e2= (q2-H2)/q2 (5) 在圓盤形濾網框架上，由于赤道面到任意一層平行于赤道面的平行圈間的子午線段弧 長都相等，故取某一條子午線的部分弧段，為求得圓盤形濾網框架上兩層圓環間的距離，參 照橢球的子午線弧長計算公式，在部分子午線弧長中取某微分弧段PP'，設該段微分弧長 為dx，其中P點的煒度為B，P'點的煒度為B+dB，P點的子午圈曲率半徑為M，則該段微分 弧長的求解公式為： dx = MdB (6) 則在同一子午面上，從赤道與該子午面相交的點到煒度為B的點間的弧長可由下列積 分求出：
(7) 其中M為子午圈的曲率半徑，具體表達式為：
(8) 這是一個橢圓積分，求不出其原函數。為此應用二項式定理將被積函數展開為級數形 式，取至8次項，有 M = m0+m2sin2B+m4sin4B+m 6sin6B+m8sin8B (9) 其中
再將正弦的冪函數轉化為余弦的倍角函數，經積分可得
由公式（11)求得從赤道到煒度為仏的圓盤形濾網框架頂點N間的弧長X。，若要求得 子午線上兩個煒度仏及B」司的弧長，需按上式（11)分別算出相應的X^及Xi，而后取差： A X = Xo-Xi (13) 式中AX即為所求弧段長度，該弧段長度即為兩層圓環間的弧長， 若已知從赤道與該子午面相交的點到煒度為&的點間的弧長X^，則利用式（11)，即可 確定該點煒度&的大小，設定圓形過濾孔的直徑為c，任意兩層上相鄰的三個圓形過濾孔均 按等邊三角形規律排布，設等邊三角形邊長為d，即NF=NK=FK=d，取FK中間點為點L， 貝1J線段NL即為兩層圓環間的直線距離，且長為故X1=X^AX。將求得的弧長\ 1mm, 代入式（11)，求得大地煒度&，即求得首層圓環位置，由于兩層圓環間的弧長AX-定，故 依次求得各層圓環的煒度B2,B3，確定每層圓環的位置后，由相鄰三個圓形過濾孔的等邊三 角形排布規律即可確定各個圓形過濾孔的位置。
【專利摘要】一種汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網，其特點是，包括殼體、排吸污機構、動力裝置和排污口，所述排吸污機構設置在殼體內，排吸污機構包括圓盤形濾網框架和其下方設置的雙面吸污口，在排吸污機構的回轉軸端固連的從動錐形齒輪與動力裝置軸端固連的動力錐形齒輪相嚙合，在位于排吸污機構的下部殼體上設有排污口。并提供其圓盤形濾網框架的設計方法。能夠改善凝汽器入口水室的水流流動，提高水流均勻性系數，起到整流作用，有效合理的改善了凝汽器中冷卻管束的換熱狀況，提高了凝汽器真空，降低了電廠標準煤耗率，實現了節約能源的目的。其中圓盤形濾網框架的設計為汽輪機凝汽器冷卻水二次濾網的技術關鍵，本發明圓盤形濾網框架的設計方法科學合理。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104699922
【申請號】CN201510148677
【發明人】曹麗華, 李勇, 張毅, 于靖雯, 胡鵬飛, 王艷紅, 李盼
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年4月1日