太平水電站清污機選型與運行

【摘要】介紹太平水電站工程現狀，決定投資建設四臺清污機；根據發電機組的特點、水頭、污物量和攔污柵的布置方式對清污機進行選型，確定使用回轉齒耙式清污機。對清污機的組成、工作原理、基本參數及選型原則進行了探討。對清污機運行過程中注意的事項和維修保養進行了闡述。安裝清污機后，運轉正常，取得了良好的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】清污機；齒耙；攔污柵；選型；運行

1、工程概況

太平水電站位于臨沂市河東區葛溝灌區總干東水湖崖段，始建于1976年，有三臺165KW軸流式機組。原設三孔攔污柵，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，影響機組出力，有時被發電引流吸附在攔污柵前，厚2米，遠至柵前10余米，必須利用機組甩負荷產生反向水流，配合大量人力清理或通過泄洪閘泄污，才能維持發電運行，有時甚至沖毀攔污柵，影響電站的正常運行。灌區根據實際情況，綜合考慮，決定投資建設清污機，改善工作條件，保障水電站的安全運行。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，設置四臺清污機。由單位組織技術人員，根據圖紙，在現場制作及安裝。

2、清污機的選型

清污機是水電站不可缺少的設備，作用是防止樹枝、枯葉等漂浮物隨水流帶入進水口，同時不讓這些污物堵塞進水口，影響水輪機的安全運行。清污機選型的合理與否，直接影響著水電站運行狀況的好壞及經濟效益。

2.1 常用的清污機械，清污機的選型應根據來污量、污物性質和攔污柵的布置方式而定。 對于水電站而言，常用的清污機有耙斗式、抓斗式及回轉式等。

（1）耙斗式清污機。根據布置方式可以采用固定式、移動式和單軌懸吊式。由機架、驅動機組、耙斗等組成。耙斗的形式根據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基本相同，適用于深式、直柵式進水口，及垃圾較多的地方。

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

2.2 回轉耙式清污機組成與工作原理，清污機主要是攔截污物，不使污物進入水道，以保護水輪機安全運行，一般由攔污柵、驅動傳動機構、輸送設備組成。清污機通過電動減速機驅動回轉齒耙向上運動，將柵條攔截的污物提上來，齒耙到達頂部翻轉，污物傾倒在傳送帶上輸送清理。清污機設有短路保護、過流保護、失壓保護、零位保護、缺相保護、限位保護、過載保護、緊急開關等裝置。

2.3 清污機結構特點及基本參數

根據現有工作橋橋孔寬度確定設置清污機4臺，洞口凈寬4.3m，設計水頭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不小于10mm，鏈條回轉速度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角構成。攔污柵的布置方式依水流挾帶污物的性質、多少、運用要求和清污方式決定。有垂直放置的，也有傾斜的，墻式進水口的攔污柵常布置成傾斜的，傾角為70°～75°左右。傾斜布置過水斷面增大，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。因此其間距應保證通過攔污柵的污物不會卡在水輪機過流部件中。水電站用的柵條間距取決于水輪機型號及尺寸，軸流式水輪機可取b=D/20，其中D為轉輪標稱直徑；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，水頭損失小；相反間距小，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，需要經常清污的電站，則攔污柵的頂部高程應高于清污的最高水位。攔污柵框架頂部應高出需要清污時的相應水位約1.1m～1.5m。

（2）驅動傳動機構，由電動減速機、鏈條、張緊機構、過載保護機構等組成。回轉齒耙式清污機所用電動機宜采用Y系列電動機，安裝4臺Y2 100L2型三相異步電動機，Y2表示電動機的二次改型產品，100表示底座中心高為100mm，L表示長機座，數字2表示極數。4臺BWD2-59-3型擺線針輪減速機。電氣過載保護采用熱繼電器過載保護的形式，電機電流增大，電氣過載保護將立即使電機停機。清污機所有電氣設備、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、應可靠接地。

（3）輸送設備，皮帶輸送機由電動減速機、滾筒、改向滾筒、托輥、機架、輸送帶等組成，將清污機撈起的水草等污物通過傳送帶水平運出，經過垃圾壓榨機處理后由車輛運走，改善生產環境，便于垃圾的輸送和處理。輸送機一般與清污機聯動，當清污機停止時，輸送機要滯后幾分鐘才能停機，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。輸送帶兩側一般應加設防漏擋板，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）清污機與進水口應保持適當的距離，一般需要50m左右，距離太近，渠道內流速分布不均，降低發電機組的運行效率。

（2）能節約投資，能量消耗少，結構簡單，整體剛性好，運行費用低，滿足清污要求。

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

2.5 清污機的安裝

安裝包括機座安裝、固定、軌道安裝、吊入柵槽及配套電動機及電氣安裝。清污機頂部設有吊環，為便于機械清污，一般安裝角度75度。

3、清污機的運行

1 清污機使用的注意事項

（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或壓壞攔污柵的事故。

（2）齒耙應運行平穩，軸承和鏈條應有良好的潤滑，耙齒與柵條和護板不應有摩擦碰撞現象；齒耙應無永久變形；設備整機應保持清潔，每次運行后應及時清除機體和齒耙上的雜物。

（3）鏈條與鏈輪嚙合情況良好，鏈條無卡阻咬鏈現象，無異常聲音，污物清除機構應與耙齒配合良好，位置可調。

（4）應運行平穩，檢查電動機和減速器運行是否正常，電動機三相電流不平衡度應不大于10%。

2 維修保養

（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生偏移，調節鏈條的張緊度就可以解決。鏈條拉斷主要是齒耙變形，強迫鏈條脫軌拉斷，鏈條材料差，強度不能滿足要求。

（2）清污齒耙被柵條卡住無法回轉，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，防止方法是改進結構，增加柵條強度；或者用人工清理，不要強行用機械清理。

（3）要及時進行防腐處理，定期對傳動部件進行潤滑。

4、經濟效益分析

回轉齒耙式清污機工作原理簡單，運行可靠，維修保養方便，4臺清污機及土建投資約40余萬，安裝后，經過近1年的運轉，其中汛期連續運轉60天，發電引水流量20m3/s，柵壓差小于0.2米，提高了工作效率，保證了發電機組的正常運行，清污效果達到設計要求。高效的清污減少了水頭損失，每月機組發電量提高約5萬kw·h，按本地小水電上網電價0.36元/kw.h，每年可取得18萬元的直接經濟效益。還可大量節約人工清污費用，消除人工清污帶來的安全隱患，避免垃圾堵塞導致機組停運及停機甩負荷清污對機組的危害，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]李端明.泵站運行工[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型式基本參數技術條件[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，畢業于山東農業大學，本科，助理工程師，研究方向：水利水電工程。