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1、楔形绕丝滤网在核电站中的应用 作者： 日期：楔形绕丝滤网在核电站中的应用-机电论文楔形绕丝滤网在核电站中的应用 高虎 （南京源自电力自动化设备有限公司，江苏南京211800） 摘要：水处理分为物理处理和化学处理两种方式，楔形绕丝滤网是用在物理处理环节的一种新型结构滤材。与传统工艺不同，楔形绕丝滤网采用电阻焊接工艺，可实现自动化数控加工，过滤精度、结构强度高，可反冲清洗，其在化工、食品等行业的应用已成熟。基于此，在核电建设快速发展的背景下，对楔形绕丝滤网在核电水处理工艺设备上的应用进行简要分析。 关键词：核电；楔型绕丝滤网；过滤精度；反冲洗；压降 1应用背景 核能发电自20世纪80年代在我国开始
2、发展，我国核电建设及生产已经积累了近30年的经验，至今共有在运核电机组23台、在建核电机组27台，在建机组规模及总装机规模均位居世界前列。核能发电需要从海洋中大量取水，水质的处理至关重要。海水需经过多次化学处理和物理处理才能为电站使用，物理处理包括吸附、沉淀或阻隔方式净化水质，阻隔方式是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的电站用水。楔形绕丝滤网作为一种新型结构滤材，与金属编织滤网、粉末烧结滤芯、叠片式滤网等其他滤材相比，过滤精度、结构强度更高，易反冲清洗，而且在石油化工、食品等行业已形成成熟的标准化系列产品，在此背景下，本文将探讨楔形绕丝滤网在核电站主水处理工艺设备上的配
3、套应用发展。 2生产工艺 楔形绕丝滤网由楔形绕丝和支撑筋条组成，通过电阻滚焊工艺全自动化数控加工焊接成型，生产工艺较为成熟。楔形绕丝和支撑筋条截面搭接处为楔形，便于焊接自熔，一般选用圆形钢丝通过多道拉拔、热处理工艺加工成型，机械强度、尺寸精度均达到一定标准要求。楔形绕丝滤网焊接工艺如图1所示，加工前通过强度计算选择绕丝、筋条尺寸及筋条数量，确定焊接电流大小。支撑筋条圆周均布固定于数控加工机床轴向模具上，机床轴均匀转动同时轴向匀速进给，绕丝沿模具圆周切线方向与筋条十字交叉，支撑筋条与绕丝分别搭接正负电极，当绕丝与筋条尖端搭触时，搭接处瞬间通电自熔，在一定挤压力下形成焊点，绕丝和筋条的熔焊深度决定
4、了焊点的机械强度。绕丝在筋条上绕制类似于螺旋线，筋条形成骨架起支撑作用，绕丝与绕丝之间形成连续均匀的通流缝隙，如图2所示。 楔形绕丝滤网焊接成型后为管状结构，根据进水方向的不同，滤网可分为正绕滤网和反绕滤网，两者采用相同的焊接工艺，结构上有所不同。正绕滤网支撑筋条在里侧，绕丝在外侧，杂质颗粒被阻隔在外侧；反绕滤网支撑筋条在外侧，绕丝在里侧，杂质颗粒被阻隔在里侧。楔形绕丝滤网可塑性很高，可二次加工成不同形状产品以适用于不同的工况，如平板型、漏斗型、反卷型滤网。 楔形绕丝滤网独特的结构、工艺所具备的优势：全自动化数控机床加工，过滤精度可控，随着生产工艺的进步过滤精度不断提高，目前可过滤的杂质颗粒直
5、径最小可达50m，精度能够控制在20m误差范围内，特别适用于过滤微小颗粒的场合；滤网本身不易堵塞，被过滤的大颗粒杂质与滤网为点、面接触，而且楔形绕丝间会形成一定的释放角，颗粒杂质通过缝隙后不会被卡在缝隙中，通过反冲清洗即可排污，无需人工干预；滤网焊点多、结构强度高，可用于高压力系统工况，采用不锈钢原材料加工，使用寿命长。 3核电应用分析 楔形绕丝滤网起步于石油化工、食品等行业，现已在行业内形成标准化系列产品，应用上很成熟，这为其在核电上的推广提供了借鉴。楔形绕丝滤网在核电站设备上的应用还处于可靠性验证阶段，尚未被完全认可，这主要是因为从核能发电的安全性考虑，核电建设需要成熟先进的技术设备，楔形
6、绕丝滤网在核电成熟应用并不多。楔形绕丝滤网虽有优势，但其要在核电推广开来，首先设计参数、结构强度及水阻损失需要通过大量理论计算为基础依据判断是否符合核电设备的设计标准；其次安全性、可靠性需通过功能性试验反复验证，同时以改进、替代其他类型滤网的方式小范围逐步推广。 目前在核电站中常用的滤材有金属编织滤网、粉末烧结滤芯以及叠片式滤网等。 金属编织滤网在核电中应用较为普遍，一般用在核电站取水过滤设备上进行初步过滤，通常针对水草、贝壳等体积大的杂质，且过流面积大，而楔形绕丝滤网更适用于高精度过滤。 金属粉末烧结滤芯是以金属粉末为原料经过粉末分级、成型、烧结、机械焊接加工等工艺过程制成的多孔过滤材料，精
7、度较高，但由于其内部孔隙弯曲、纵横交错，杂质进入滤芯内部后无法进行清洗，长时间使用后会出现污堵导致系统压力增高的情况，需要定期更换。烧结滤芯在电站取样设备上应用较多，但核电设备维护间隔周期长，高压过滤器上现已逐步使用楔形绕丝滤网，其在同样过滤精度下可反冲清洗、在线排污，对于设备维护更为有利。 叠片式滤网是核电建设初期从国外引进的产品，它是由一片片带有凸台的圆环叠加通过拉杆固定形成的滤网，凸台高度为通流缝隙的宽度。叠片式滤网主要用在核电除盐器设备中，除盐器是核电站中水质化学处理的重要设备，它通过其内部放置的H型阳离子树脂和OH型阴离子树脂与水中的各种阴阳离子进行交换达到净化水质的目的。除盐器入口
8、、出口会设有滤网用于过滤水质及阻隔树脂泄漏，树脂颗粒直径很小，一般为0.30.7mm，而且系统压力高、工况复杂，对滤网压降阻力有严格要求。叠片式滤网过滤精度能够满足除盐器设备的要求，但在投入使用后效果并不好，因为其长期在水流冲刷下凸台磨损较严重，易跑漏树脂，工作寿命短，而且对机械加工精度要求很高，故已逐渐被楔形绕丝滤网取代。虽然楔形绕丝滤网在过滤精度、结构强度方面可以满足除盐器设备要求，但其初期的推广并不顺利，因为其在容器中产生的压降阻力值未曾进行过测试，无法判断是否满足除盐器系统设计要求，这就需要相关理论计算作为依据。在某核电除盐器设备改造工程中，大量理论计算证明了楔形绕丝滤网的压降是满足设
9、计要求的。通过计算，楔形绕丝滤网在此除盐器系统理论压降损失约为0.003MPa，远小于系统允许压降，而实际使用中也证明了楔形绕丝滤网性能是满足设计参数的。 4结语 目前楔形绕丝滤网在核电站中的推广还处于初期阶段，多 个在建核电机组工程已计划使用，其安全可靠性还需要实际使用去反复验证。楔形绕丝滤网也在不断改进工艺，随着核电的快速发展，其应用也将越来越多。 参考文献 1华绍曾，杨学宁，等.实用流体阻力手册M.北京：国防工业出版社，1985：65，371，375. 2王晓轩，徐同喜.离子交换器流体阻力工程计算方法研究J.广州化工，2011，39（18）：117120. 收稿日期：20150928 作者简介：高虎（1986），男，江苏徐州人，助理工程师，研究方向：核电成套设备。
