惠州市潼湖圍東岸泵站更新改造工程攔污柵相關問題研究

劉志輝

（惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516000）

1 工程介紹

廣東省惠州市潼湖圍東岸泵站為大（2）型泵站，東岸泵站是潼湖圍內唯一的提水泵站，其主要任務是抽排圍內洪水，使圍內免受洪澇災害，確保圍內工農業正常生產和人民生命財產的安全。惠州市潼湖圍東岸泵站更新改造工程施工任務是拆除工程范圍內原有建筑物，重建東岸泵站排澇所涉及的土建工程、臨時工程，安裝6臺排澇斜式軸流泵機組，安裝2臺灌溉潛水泵機組以及金屬結構和配電設備安裝等。攔污柵設備的安裝也是其中非常重要的施工項目。

2 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵作用

惠州市潼湖圍東岸泵站進水口常有漂木、樹枝、樹葉、雜草、垃圾、浮冰等漂浮物順流而下，尤以洪水期為甚。攔污設備的作用就是防止這些漂浮物進入進水口，影響進水能力。攔污柵主要包括攔污柵柵葉和攔污柵柵槽兩部分，攔污柵柵葉結構是由柵面和支承框架所組成。攔污柵柵條間距確定是確保攔污柵有效工作的重要前提，在惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵設計中，攔污柵柵條間距除了沖擊式水輪機是根據噴嘴出口尺寸確定外，其他是根據水輪機轉輪直徑確定的。軸流式水輪機攔污柵柵條間距是水輪機轉輪直徑的1/20；貫流式水輪機時可以參照上述規定；混流式水輪機攔污柵柵條間距是水輪機轉輪直徑的1/30，即攔污柵柵條間距不小于轉輪葉片最小間距。一般常用斷面形狀有四種：迎水面和背水面加工圓形，迎水面加工圓形，矩形，圓形。由于攔污柵為了正常工作，需要定時進行清污工作，攔污柵的清污常用的有人工清污和機械清污兩種。對于小型水電站的淺水傾斜攔污柵一般是人工用齒耙扒掉攔污柵上的污物；大、中型水電站常用清污機清除污物。

3 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵安裝

①安裝前準備工作。檢查柵體數量、規格是否齊全，檢查發現有損傷、缺陷或零件掉失等進行修復及補齊。②柵體安裝就位。柵體入槽前，在柵體兩側的導塊上涂上鈣基潤滑脂。吊裝首節柵體，落入門槽頂部，調整其安裝尺寸，合格后用鎖定梁鎖住，吊裝第二節柵體，調整其安裝尺寸，安裝連接件，啟閉機配合鎖定粱將安裝好的柵體入槽。同樣方法安裝其他節柵體。安裝時注意各節柵體之間柵架邊柱、柵條應一一對齊，柵條的相互錯位符合施工圖紙的要求。③吊桿安裝。在壩頂盡可能將依次將兩節或更多節吊桿水平拼裝成一個吊裝單元，再用門機配合鎖定粱將吊桿在柵槽內同柵葉連接。④升降試驗。整套柵體、吊桿安裝完后，用壩頂門機做全行程升降試驗，檢查是否有卡滯現象，檢查柵體動作和各節連接是否可靠。⑤其他試驗。采用自動掛脫梁起吊的攔污柵，應逐孔進行掛脫動作試驗；使用清污機清污的攔污柵，按施工圖紙進行應無異常。⑥柵體涂裝。涂裝包括安裝運輸中的碰損及安裝后驗收前的最后一道面漆。攔污柵安裝工藝流程詳見圖1。

4 攔污柵對泵機組運行的影響

圖1 攔污柵安裝工藝流程

表1 泵站攔污對水泵軸功率的影響

惠州市潼湖圍東岸泵站排澇期來流污物較多，如果不建設攔污柵，水位差甚至超過2m。攔污柵會有一定的阻水作用，如果設計不合理，清污不及時，甚至不能起到保護的作用，還會導致泵機不正常運行。因此，惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵對泵機組運行的影響進行研究有重要的價值。惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵使泵軸功率增加值δ柵如表1所示。

惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵對泵機組運行的影響主要表現在:如果攔污柵阻水水壓力過大就會導致攔污柵的損壞，從而失去擋污的功能、進水水力損失和水泵工況點的改變；如果攔污柵不進行及時的清污會導致水泵的空化以及空蝕，影響水泵的安全穩定運行。

4.1 攔污柵破壞

惠州市潼湖圍東岸泵站由于位置原因，水流所帶來的雜物數量很多，并且難以進行有效的處理，攔污柵前經常堆積很多的雜物，如果不及時進行清理攔污柵前后的水位差會變得很大，攔污柵會承受更大的水流壓力，嚴重的時候，甚至會導致柵條變形、壓斷，與此同時水泵機流量減小、揚程增大，會導致過載情況的出現，從而迫使泵機故障。攔污柵因為清污不及時導致的事故非常的多，比如廣東斗門縣西安大泵站的鋼攔污柵，攔污柵在運行中變形失穩，攔污柵被卷進大泵導致了重大事故的發生。

4.2 增加機組運行費用

惠州市潼湖圍東岸泵站要達到很好的經濟效益就必須及時的對攔污柵進行清污，攔污柵雜物過多會使水泵工況點發生改變，導致進入水泵的流量減小，機組效率大大降低，運行的成本快速增加。水泵的工作點的確定一般由揚程曲線Q～H需以及水泵Q～H曲線共同確定，揚程曲線的計算公式為：

式中，H實為實際的揚程，S為各種阻力參數之和。

圖2是惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵雜物過多，阻水后泵站需要揚程曲線及工況的變化情況。

泵站攔污柵前后的水位差通常在0.5m～1.0m左右。假設攔污柵阻水而造成0.7m的水頭損失，每個泵機就會增加功率約為200kW。假設泵機全年不停機工作，每一年都會浪費100萬kW·h，假設每度電為0.5元，每年就會增加50萬元運行成本。

4.3 加劇水泵空化和空蝕

攔污柵沒有阻水時，泵機的進水口進水正常，泵機組可以正常的工作，當雜物過多的時候，攔污柵開始阻水，泵站的進水水位就會相應的降低，導致葉輪最低進口水位高度增加，進而使水泵由于偏離設計工況，如果不增加汽蝕余量，就會導致水泵汽蝕。不僅如此，工作點的改變會使水泵流量減小，同時增加了進口段背面脫流和空蝕的可能性。

5 攔污柵的清污

圖2 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵阻水前后工況變化

基于上文的分析，攔污柵的清污工作非常有必要，為了解決泵站清污問題，國內在很久之前就研制了多種泵站清污機，這些清污機雖然有很好的清污效果，但是沒有充分考慮現場的具體情況。排灌泵站一般年均運行時間較短，并且并不是每天都需要進行清污工作，導致了清污設備被長期閑置，如果保養不善，一旦泵機不能正常運行，機器不能有效的進行清污工作，只能人工進行清污。

在惠州市潼湖圍東岸泵站是人工和機器相結合對攔污柵進行清污工作。惠州市潼湖圍東岸泵站清污機器使用的是鏟抓式移動格柵清污機，該機由水上和水下部件組成，水下部件是柵條部分，水上部分由集電控制系統、機架、升降行走機鏟斗等組成，這種機械由于工作部件均在水面上，便于維護管理，為了防止亂繩，采用鏈輪提升裝置，運行可靠安全。

6 結語

攔污柵雖然并不是惠州市潼湖圍東岸泵站的主體設施，但是其對惠州市潼湖圍東岸泵站水泵機組安全、穩定、高效的運行有著重要的價值。惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵在日常使用的過程中由于雜物的影響會導致攔污柵前后水位差過大，從而減小水泵流量，使功率損耗增大，不僅僅增加了運行的成本，并容易使水泵機出現空蝕、振動等現象。綜上所述，為了使水泵機組更好的工作，惠州市潼湖圍東岸泵站在建設的過程中充分利用新技術和新材料，提高攔污柵的攔污、清污性能和自身的穩定、耐久性能，并且使用了人工和機器相結合的清污方法，實現泵站機組的穩定運行，取得了很好的效果。陜西水利

[1]賀淑全.攔污柵攔污流動數值模擬與阻力預測[D].揚州大學，2013.

[2]高朝輝，仇寶云，問澤杭.泵站攔污柵及其清污研究進展 [J].排灌機械，2006，02:10-15.

[3]孫雙科，柳海濤，李振中，孫春蕓.抽水蓄能電站側式進/出水口攔污柵斷面的流速分布研究[J].水利學報，2007，11:1329-1335.

[4]任玉珊，高金花，楊敏.水電站進水口攔污柵水頭損失試驗研究 [J].大壩與安全，2003，04:51-54.