【摘要】介紹太平水電站工程現(xiàn)狀，決定投資建設(shè)四臺清污機(jī)；根據(jù)發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)、水頭、污物量和攔污柵的布置方式對清污機(jī)進(jìn)行選型，確定使用回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)。對清污機(jī)的組成、工作原理、基本參數(shù)及選型原則進(jìn)行了探討。對清污機(jī)運(yùn)行過程中注意的事項和維修保養(yǎng)進(jìn)行了闡述。安裝清污機(jī)后，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】清污機(jī)；齒耙；攔污柵；選型；運(yùn)行

1、工程概況

太平水電站位于臨沂市河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)總干東水湖崖段，始建于1976年，有三臺165KW軸流式機(jī)組。原設(shè)三孔攔污柵，因渠道樹枝、雜草、秸稈、生活垃圾較多，采用人工清污，勞動強(qiáng)度高，這種方式工作效率低，存在安全隱患；垃圾較多時，無法及時打撈，攔污柵前后水差高，影響機(jī)組出力，有時被發(fā)電引流吸附在攔污柵前，厚2米，遠(yuǎn)至柵前10余米，必須利用機(jī)組甩負(fù)荷產(chǎn)生反向水流，配合大量人力清理或通過泄洪閘泄污，才能維持發(fā)電運(yùn)行，有時甚至沖毀攔污柵，影響電站的正常運(yùn)行。灌區(qū)根據(jù)實際情況，綜合考慮，決定投資建設(shè)清污機(jī)，改善工作條件，保障水電站的安全運(yùn)行。在電站前40米處有一座4孔，長20米，寬3.7米工作橋；橋的東段為兩孔泄洪閘，以橋為依托，一孔一柵，設(shè)置四臺清污機(jī)。由單位組織技術(shù)人員，根據(jù)圖紙，在現(xiàn)場制作及安裝。

2、清污機(jī)的選型

清污機(jī)是水電站不可缺少的設(shè)備，作用是防止樹枝、枯葉等漂浮物隨水流帶入進(jìn)水口，同時不讓這些污物堵塞進(jìn)水口，影響水輪機(jī)的安全運(yùn)行。清污機(jī)選型的合理與否，直接影響著水電站運(yùn)行狀況的好壞及經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 常用的清污機(jī)械，清污機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)來污量、污物性質(zhì)和攔污柵的布置方式而定。 對于水電站而言，常用的清污機(jī)有耙斗式、抓斗式及回轉(zhuǎn)式等。

（1）耙斗式清污機(jī)。根據(jù)布置方式可以采用固定式、移動式和單軌懸吊式。由機(jī)架、驅(qū)動機(jī)組、耙斗等組成。耙斗的形式根據(jù)污物的不同可采用斗狀或齒耙狀。斗狀耙斗適合樹枝等大尺寸垃圾的清理。齒耙式耙斗適用于水草等較小的污物清理。

（2）抓斗式清污機(jī)適用于抓取堆積或漂浮在攔污柵前面較大的樹枝、樹樁或其他潛沉物。工作原理與抓斗式挖掘機(jī)基本相同，適用于深式、直柵式進(jìn)水口，及垃圾較多的地方。

（3）回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)。通過繞柵回轉(zhuǎn)鏈條驅(qū)動齒耙實現(xiàn)清污，這種形式的清污機(jī)主要適用于水流中挾帶大量的各種較大的污物；適用于淺孔式進(jìn)水口。太平水電站為河道引水式水電站，渠道設(shè)計流量27.5m3/s，渠道水深2.7m，適合選用回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)。

2.2 回轉(zhuǎn)耙式清污機(jī)組成與工作原理，清污機(jī)主要是攔截污物，不使污物進(jìn)入水道，以保護(hù)水輪機(jī)安全運(yùn)行，一般由攔污柵、驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)、輸送設(shè)備組成。清污機(jī)通過電動減速機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)齒耙向上運(yùn)動，將柵條攔截的污物提上來，齒耙到達(dá)頂部翻轉(zhuǎn)，污物傾倒在傳送帶上輸送清理。清污機(jī)設(shè)有短路保護(hù)、過流保護(hù)、失壓保護(hù)、零位保護(hù)、缺相保護(hù)、限位保護(hù)、過載保護(hù)、緊急開關(guān)等裝置。

2.3 清污機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)有工作橋橋孔寬度確定設(shè)置清污機(jī)4臺，洞口凈寬4.3m，設(shè)計水頭2.7m，安裝角度75°，柵條中心距60mm，齒耙工作寬度40mm，耙齒與攔污柵橫向支撐的最小間距應(yīng)不小于10mm，鏈條回轉(zhuǎn)速度0.1米/s，安裝高度4m，清污能力30-50噸。

（1）攔污柵，包括鋼制柵葉和柵槽埋件兩部分。柵葉由柵面和支撐框架組成；埋件主要有支撐軌道和護(hù)角構(gòu)成。攔污柵的布置方式依水流挾帶污物的性質(zhì)、多少、運(yùn)用要求和清污方式?jīng)Q定。有垂直放置的，也有傾斜的，墻式進(jìn)水口的攔污柵常布置成傾斜的，傾角為70°～75°左右。傾斜布置過水?dāng)嗝嬖龃?，有利于清污。攔污柵的柵面尺寸決定于過柵流量和允許過柵流速。對于引水式水電站的進(jìn)水口攔污柵，為減少水頭損失和便于清污，一般要求過柵流速不超過1.0m/s為宜。水電站引用流量較大時，過柵流速可適當(dāng)加大。齒耙在鏈條上固定，每隔一定距離固定一個齒耙。齒耙插入柵面一般為20mm～40mm，齒兩側(cè)與柵條的間隙一般為5mm左右。柵條一般厚8～12mm，間距100～150mm。因此其間距應(yīng)保證通過攔污柵的污物不會卡在水輪機(jī)過流部件中。水電站用的柵條間距取決于水輪機(jī)型號及尺寸，軸流式水輪機(jī)可取b=D/20，其中D為轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑；但最大凈距不宜超過 20cm，最小凈距不宜小于5cm。柵條的間距大，攔污效果差，水頭損失?。幌喾撮g距小，攔污效果好，水頭損失大。攔污柵的總高度決定于渠道水位及清污要求，對漂浮物多，需要經(jīng)常清污的電站，則攔污柵的頂部高程應(yīng)高于清污的最高水位。攔污柵框架頂部應(yīng)高出需要清污時的相應(yīng)水位約1.1m～1.5m。

（2）驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)，由電動減速機(jī)、鏈條、張緊機(jī)構(gòu)、過載保護(hù)機(jī)構(gòu)等組成?；剞D(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)所用電動機(jī)宜采用Y系列電動機(jī)，安裝4臺Y2 100L2型三相異步電動機(jī)，Y2表示電動機(jī)的二次改型產(chǎn)品，100表示底座中心高為100mm，L表示長機(jī)座，數(shù)字2表示極數(shù)。4臺BWD2-59-3型擺線針輪減速機(jī)。電氣過載保護(hù)采用熱繼電器過載保護(hù)的形式，電機(jī)電流增大，電氣過載保護(hù)將立即使電機(jī)停機(jī)。清污機(jī)所有電氣設(shè)備、正常不帶電的金屬外殼、金屬線管、電纜金屬外皮、安全照明等均、應(yīng)可靠接地。

（3）輸送設(shè)備，皮帶輸送機(jī)由電動減速機(jī)、滾筒、改向滾筒、托輥、機(jī)架、輸送帶等組成，將清污機(jī)撈起的水草等污物通過傳送帶水平運(yùn)出，經(jīng)過垃圾壓榨機(jī)處理后由車輛運(yùn)走，改善生產(chǎn)環(huán)境，便于垃圾的輸送和處理。輸送機(jī)一般與清污機(jī)聯(lián)動，當(dāng)清污機(jī)停止時，輸送機(jī)要滯后幾分鐘才能停機(jī)，避免輸送帶上積存垃圾。傳送帶長15.9m，寬90mm，高60mm，輪高260mm，直徑90mm，傳動輪直徑220mm，滾輪間隔0.7m，與大滾輪間隔0.5m。輸送帶兩側(cè)一般應(yīng)加設(shè)防漏擋板，以增加接料量，防止物料纏繞托輥。為防止皮帶跑偏，可將水平皮帶改為“U”皮帶。

2.4 選型基本原則

（1）清污機(jī)與進(jìn)水口應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，一般需要50m左右，距離太近，渠道內(nèi)流速分布不均，降低發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。

（2）能節(jié)約投資，能量消耗少，結(jié)構(gòu)簡單，整體剛性好，運(yùn)行費(fèi)用低，滿足清污要求。

（3）應(yīng)考慮柵體壓彎、振動、水壓差及鏈軌穩(wěn)定等問題；運(yùn)行平穩(wěn)，不易出事故，操作維修簡便。

2.5 清污機(jī)的安裝

安裝包括機(jī)座安裝、固定、軌道安裝、吊入柵槽及配套電動機(jī)及電氣安裝。清污機(jī)頂部設(shè)有吊環(huán)，為便于機(jī)械清污，一般安裝角度75度。

3、清污機(jī)的運(yùn)行

1 清污機(jī)使用的注意事項

（1）攔污柵必須及時清污，以免造成額外的水頭損失。堵塞不嚴(yán)重時清污方便，堵塞過多則過柵流速大，水頭損失加大，污物被水壓力吸壓在柵條上，清污困難，有時會造成被迫停機(jī)或壓壞攔污柵的事故。

（2）齒耙應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)，軸承和鏈條應(yīng)有良好的潤滑，耙齒與柵條和護(hù)板不應(yīng)有摩擦碰撞現(xiàn)象；齒耙應(yīng)無永久變形；設(shè)備整機(jī)應(yīng)保持清潔，每次運(yùn)行后應(yīng)及時清除機(jī)體和齒耙上的雜物。

（3）鏈條與鏈輪嚙合情況良好，鏈條無卡阻咬鏈現(xiàn)象，無異常聲音，污物清除機(jī)構(gòu)應(yīng)與耙齒配合良好，位置可調(diào)。

（4）應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)，檢查電動機(jī)和減速器運(yùn)行是否正常，電動機(jī)三相電流不平衡度應(yīng)不大于10%。

2 維修保養(yǎng)

（1）鏈輪爬齒或鏈條拉斷，爬齒主要是承載后的鏈條與齒耙的方向發(fā)生偏移，調(diào)節(jié)鏈條的張緊度就可以解決。鏈條拉斷主要是齒耙變形，強(qiáng)迫鏈條脫軌拉斷，鏈條材料差，強(qiáng)度不能滿足要求。

（2）清污齒耙被柵條卡住無法回轉(zhuǎn)，擋遇到樹根等較硬的雜物時，柵條有可能變形，齒耙不能通過造成卡阻，防止方法是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，增加?xùn)艞l強(qiáng)度；或者用人工清理，不要強(qiáng)行用機(jī)械清理。

（3）要及時進(jìn)行防腐處理，定期對傳動部件進(jìn)行潤滑。

4、經(jīng)濟(jì)效益分析

回轉(zhuǎn)齒耙式清污機(jī)工作原理簡單，運(yùn)行可靠，維修保養(yǎng)方便，4臺清污機(jī)及土建投資約40余萬，安裝后，經(jīng)過近1年的運(yùn)轉(zhuǎn)，其中汛期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)60天，發(fā)電引水流量20m3/s，柵壓差小于0.2米，提高了工作效率，保證了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，清污效果達(dá)到設(shè)計要求。高效的清污減少了水頭損失，每月機(jī)組發(fā)電量提高約5萬kw·h，按本地小水電上網(wǎng)電價0.36元/kw.h，每年可取得18萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。還可大量節(jié)約人工清污費(fèi)用，消除人工清污帶來的安全隱患，避免垃圾堵塞導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)及停機(jī)甩負(fù)荷清污對機(jī)組的危害，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李端明.泵站運(yùn)行工[M].鄭州：黃河水利出版社，2014.

[2]中華人民共和國水利部.SL382-2007 水利水電工程清污機(jī)型式基本參數(shù)技術(shù)條件[S].北京：中國水利水電出版社，2007.

作者簡介：石振海，男，（1977.08—），山東臨沂人，畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科，助理工程師，研究方向：水利水電工程。