水電站清污機技術改造

李炳源

（湖北省漢江崔家營航電樞紐管理處，襄陽 441041）

水電站清污機技術改造

李炳源

（湖北省漢江崔家營航電樞紐管理處，襄陽 441041）

描述崔家營清污機設計、使用中存在的問題，介紹清污機設計、使用和改造中取得的成功經驗和不足，簡單地提出幾點設計建議，以期為清污機的設計、選型及應用提供參考依據。

清污機 液壓推桿 液壓耙斗 機械耙斗

引言

漢江崔家營航電樞紐工程位于漢江中游丹江口—鐘祥河段，壩址位于湖北省襄陽市下游17km處，電站安裝6臺15MW燈泡貫流式發電機組，樞紐于2010年全面建成投運。

電站清污設計一臺2×80kN門式齒耙清污機，裝設于機組流道進水口檢修平臺上，主要用于電站6臺機組流道進水口攔污柵柵面清污和水平運污。清污機設有2×80kN主鉤一套，用于操作液壓清污抓斗。液壓抓斗的操作通過下水電纜控制，同時清污設計積污斗，用于臨時存放污物。攔污柵為75°角傾斜。

漢江漂浮物主要為水草，特點是量大厚實，堵塞攔污柵，造成機組負荷降低甚至停機。

1 清污機技術參數及存在的問題

1.1 清污機結構及主要技術參數

清污機結構及主要技術參數，分別如圖1和表1所示。

圖1 清污機結構布置圖

表1 主要技術參數

1.2 清污機存在的問題

清污機清污能力不足。清污機設計的清污范圍僅局限于攔污柵柵面，清污耙斗設計重量4.2噸，遇到攔污柵吸附厚實的草堆，清污齒耙下不去，無法進行清污工作。另外，對于攔污柵后檢修門槽的污物無能為力，缺少輔助清污設備配置。

清污機效率低下。門式清污機完成一次清污全過程平均耗時12分鐘，清污量約1m3。從6#機清污點至卸污場來回時間需要10分鐘。整個清污過程耗時太長，效率低下。另外，滑觸線供電系統故障率高，嚴重影響清污工作。

清污機不能動水作業。清污機采用下水電纜控制液壓齒耙方式，下水電纜在自重和水流作用下，頻繁發生扯斷電纜事故或電纜卷筒收不上來的情況。當機組發電時，大量的雜草吸附在攔污柵前，清污耙斗下不去，無法進行清污工作，需停機減小吸附力。

由于清污機存在許多缺點，決定了現有的清污機不能應對大量水草的清污工作，給機組發電造成經濟損失。為此，針對清污機缺陷和功能需求重新設計了一臺清污機。

2 新增清污機的改進

2.1 提高清污能力、擴大清污范圍

第一，加大、加寬耙斗，增加清污耙斗容量及重量。耙斗寬度由原來的3.75m增加到5m，耙斗容積由2m3增加到3m3，耙斗重量由原來的4.2噸增加到5.53噸。同時，由于耙斗裝置加寬加重，考慮到攔污柵的承重能力，由原來的4個滾輪增加到6個滾輪，減小攔污柵的承重載荷。

第二，增加懸臂電動抓斗輔助清污。它有效解決了攔污柵前水面清污及柵后檢修門槽的清污問題，擴大了清污范圍。

圖2 新增清污機結構布置圖

2.2 提高清污效率

采用清污運污分離設計，并行作業思路。清污機主起升的速度[10（滿載）/18（空載）m/min]，大車行走速度為20m/min。從安全角度看，提升運行速度不可取。根據現場工作條件，取消積污斗的設計，增加一臺12m3遙控運污小車。清污與運污工作分離，并行作業，整體清污速度翻倍提高。圖2為新增清污結構布置。

2.3 解決動水清污問題

采用機械抓斗代替液壓抓斗，去除下水電纜。同時，考慮到水草的厚度及清污效果，抓斗設計采用機械加壓。圖3為機械加壓耙斗裝置。

圖3 機械加壓耙斗裝置圖

3 新增清污機的投運情況及改造

3.1 投運后的情況

新增清污機投運后，清污效果明顯，效率大大提高，實現了動水清污，進行機組帶6000kW負荷的動水清污試驗，達到了設計預期效果。

3.2 新增清污機投運后的改造

（1）耙斗裝置增加配重。2014年投運后，清污過程中，遇到吸附在攔污柵水草厚實時，耙斗存在下不去的情況，需要上下來回操作方可下去，經分析為齒耙重量不夠問題。2015再次進行改造，在清污機耙斗上再增加配重420kg，配重設置在齒耙力矩最大的位置，圖4為耙斗裝置增加配重圖。改造后進行動水試驗，機組帶滿負荷15000kW，清污機耙斗可順利清污，效果明顯。

圖4 耙斗裝置增加配重圖

（2）液壓推桿代替電動推桿。翻板工作是通過兩根1m推桿伸縮共同帶動翻板工作；齒耙的開合是通過1根1m的推桿伸縮帶動齒耙開合。

新增清污機2014年10月投產，正遇大量水草堵塞攔污柵，清污工作繁重。清污機不間斷地工作，翻板左側推桿使用了約45天出現螺母燒牙抱死。此外，右側推桿螺母相繼燒牙抱死，而齒耙推桿也出現同樣的問題。2015年，汛期清污工作繁重期間，翻板推桿再次出現同類問題。

電動推桿不能滿足重負荷連續工作制，螺母在長時間運行后發熱，螺牙變軟，容易出現燒牙。因此，采用液壓推桿代替電動推桿，增加了液壓控制系統，并進行了電氣方面改造，實現了原有功能。液壓系統在2015年汛期在清污方面發揮重要作用，未發生故障。

3.3 完成改造后的成效

2015年汛期前，完成了新增清污機的各項改造。各項功能在2015年汛期清污中得到驗證，成功應對了大量水草來襲，未發生堵塞停機現象，發電損失大大降低，提高了發電經濟效益。

4 建議

綜合崔家營清污機設計的不足及普遍存在的問題，通過崔家營清污機改造取得的成效，對清污機設計提出幾點建議。

（1）設計前期充分調研河流污物的種類，根據污物的種類選擇合適的清污設備。

（2）設計前充分統計污物的數量，校核清污能力能否滿足清污的需求。

（3）設計前充分考慮清污范圍的需求，總體布局，配備輔助清污設備，整機綜合布置。

（4）整體考慮清污系統運作，提高系統運作效率，建議清污與運污分開設置，并行作業。

（5）齒耙式清污機如須進行動水清污，建議采用機械齒耙方式。不建議采用下水電纜式或下水液壓管方式的液壓齒耙。

（6）移動門式清污機如有翻板操作機構、機械齒耙開合機構，建議采用液壓推桿，不建議采用電動推桿，減少維護工作量和提高設備可靠性。

（7）溫差較大的地區、清污線路較長時，建議清污機供電采用電纜卷筒，不建議采用滑觸線，滑觸線需考慮熱脹冷縮的問題，維護工作量較大和故障率較高。

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[4]張少卿，楊波，張瑾.常熟水利樞紐清污機的選型設計與研究[J].江蘇水利，2016，（3）：6-9.

Technical Reformation of Water Cleaning Machine for Hydropower Station

LI Bingyuan
（Hubei Province Hanjiang Cuijiaying Navigation Power Junction Management Office , Xiangyang 441041）

This paper describes the cujiaying clean-up problems in machine design, use, this paper introduces the sewage disposal machine design, use and modification of the success experience and the insufficiency, puts forward some Suggestions for design simply, for sewage disposal machine provided a reference for the design, selection and application.

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