淺談青山水電站右岸清污機(jī)改造

摘 要：澧水河道垃圾嚴(yán)重阻塞了青山水電站右岸攔污柵，人工清污方式已不能滿足電站安全滿發(fā)需求，對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益有較大影響。為此，通過對(duì)不同清污機(jī)性能的比較，選擇了回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，其更有利于提高電站經(jīng)濟(jì)效益。闡述了回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的管理方式及運(yùn)行注意事項(xiàng)，為類似電站清污方式的選擇或攔污柵技術(shù)改造提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式清污機(jī);抓斗式清污機(jī);改造;攔污柵

1 電站簡(jiǎn)介

青山水電站位于澧水中下游臨澧縣新安鎮(zhèn)，控制流域面積15 415 km2，是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電、通航等綜合效益的大型水利水電工程。右岸老電站位于主壩水閘右側(cè)，電站廠房為河床式，廠房全長(zhǎng)66 m（包括安裝間長(zhǎng)18.5 m），高21.8 m，寬20 m，內(nèi)裝6臺(tái)ZD510-LH-180型水力發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量650 kW，1970年第一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行發(fā)電。發(fā)電總裝機(jī)容量3 900 kW，年設(shè)計(jì)發(fā)電量1 800萬kWh。水電站在進(jìn)水口布置了6孔攔污柵，進(jìn)水口尺寸4.6 m×3.7 m，用固定攔污柵攔污。澧水水質(zhì)較好，河道垃圾主要是水草、農(nóng)作物秸稈等，水草種類主要以沉水性水草為主，具有繁殖力強(qiáng)、斷草再生等特點(diǎn)。

2 水電站清污存在的問題分析

澧水河道各類水草豐富，加之電站取水口直接面對(duì)主河道，全部垃圾在取水口位置聚集。原固定攔污柵為潛孔式，在清理時(shí)必須將水輪機(jī)組關(guān)停，人工對(duì)攔污柵進(jìn)行清理。這種清污方式總體工作效率低，清污效果不理想。電站值班人員統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入汛期后，電站每間隔幾天就要進(jìn)行一次停機(jī)清污工作。在這種高強(qiáng)度清污下，依然不能保證柵條前后壓差維持在較小范圍，不能滿足電站的安全運(yùn)行要求。

為了避免因攔污柵阻塞引起柵條前后壓差過高，造成攔污柵柵體變形和機(jī)組出力減少。當(dāng)污柵前污物較多時(shí)，需先停機(jī)再對(duì)攔污柵柵體部分的污物和攔污柵前面的浮渣進(jìn)行人工清理，然后利用船只在水上進(jìn)行清理，有時(shí)還需要潛水作業(yè)清除柵體水下部分的污物。

按照以前人工清污方式，汛期每年清污約40次，每次停機(jī)10 h，按平均負(fù)荷3 500 kW計(jì)算，停機(jī)清污每年損失發(fā)電量約140萬kWh。枯水期清污20次，每次停機(jī)6 h，平均負(fù)荷2 500 kW，停機(jī)清污每年損失發(fā)電量約30萬kWh。按照供電平均均價(jià)0.42元/kWh計(jì)算，每年直接經(jīng)濟(jì)損失約71.4萬元。這還不包括人工清污支付費(fèi)用，每年約10萬元。

統(tǒng)計(jì)表明，現(xiàn)有的清污方式對(duì)電站損失較大，對(duì)進(jìn)水口攔污柵進(jìn)行自動(dòng)化清污改造是刻不容緩的事實(shí)。

3 抓斗式、回轉(zhuǎn)式清污機(jī)對(duì)比

目前國內(nèi)各地使用的清污機(jī)，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)，可分為抓斗式清污機(jī)和回轉(zhuǎn)式清污機(jī)兩大類。

3.1? ? 抓斗式清污機(jī)特點(diǎn)

抓斗式清污機(jī)具備行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、鋼絲繩或液壓張合結(jié)構(gòu)，控制功能較多，相對(duì)來說故障率就會(huì)更高，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高。

抓斗式清污機(jī)沿?cái)r污柵下降，耙斗的下降全靠自重，當(dāng)污物堆積產(chǎn)生的阻力大于耙斗自重時(shí)，耙斗則不能下降。多孔攔污柵共用一臺(tái)抓斗式清污機(jī)時(shí)，總體工作效率相對(duì)較低，對(duì)于突發(fā)性集中清污處理的能力略顯不足。

3.2? ? 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的特點(diǎn)

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)是集攔污柵和清污機(jī)于一體的連續(xù)清污裝置。以攔污柵為基礎(chǔ)，通過繞柵回轉(zhuǎn)鏈條驅(qū)動(dòng)清污齒耙，實(shí)現(xiàn)攔污及清污目的。每一個(gè)進(jìn)水口都必須單獨(dú)布置一臺(tái)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，且回轉(zhuǎn)式清污機(jī)清污深度不宜超過30 m。

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)是通過齒耙繞柵回轉(zhuǎn)，達(dá)到清理柵體過水?dāng)嗝娴哪康模X耙回轉(zhuǎn)速度為0.1 m/s，以青山右岸攔污柵10 m高度為例，每100 s有最少4支齒耙通過同一斷面，高效的清污能力可以保證柵體的過水通暢。

每個(gè)進(jìn)水口都需要安裝一臺(tái)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，本站共有6孔，則需要安裝6臺(tái)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，項(xiàng)目首次投資略高。

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)操作方便，維護(hù)工作量小，無需專業(yè)人員，一般的工作人員經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)都可完成操作。

根據(jù)本電站的實(shí)際情況，我們對(duì)兩種清污機(jī)進(jìn)行綜合比對(duì)。回轉(zhuǎn)式清污機(jī)設(shè)備總造價(jià)120萬元，將進(jìn)水口上游加寬至5.2 m，設(shè)備自帶攔污柵，不必單獨(dú)制造，操作方便，既可單孔清污，又可6臺(tái)同時(shí)清污，單臺(tái)清污效率30 t/h，6臺(tái)共計(jì)180 t/h，減速機(jī)一年更換一次機(jī)油。而抓斗式清污機(jī)設(shè)備總造價(jià)68萬元，新筑排架，用于固定抓斗式清污機(jī)的行走梁對(duì)于原攔污柵來說不能配合抓斗清污機(jī)，需要重新制造，共6件約48萬元，需要專業(yè)人員操作，對(duì)每孔逐個(gè)清污，最大效率30 t/h，需對(duì)液壓系統(tǒng)、減速機(jī)、電氣、行走、起落、張合多個(gè)部位進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。兩種設(shè)備均對(duì)原通道無影響。

通過綜合比對(duì)，兩種清污機(jī)在本站使用的綜合造價(jià)基本相同，但回轉(zhuǎn)式清污機(jī)從效率到操作維護(hù)各方面均優(yōu)于抓斗式清污機(jī)，因此，回轉(zhuǎn)式清污機(jī)更適合青山右岸水電站的實(shí)際清污情況。

4 應(yīng)用效果

鑒于清污機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其阻水率要大于攔污柵的阻水率，所以清污機(jī)向上游面平移1 m，同時(shí)增加了設(shè)計(jì)寬度，加大了設(shè)備過水面積。由于攔污柵清污不及時(shí)，柵體表面不可避免地存在污物，而清污機(jī)可以連續(xù)清污，污物在柵體殘留較少。從應(yīng)用效果來看，相同運(yùn)行方式下，使用清污機(jī)后機(jī)組效率較之前有明顯提高。

4.1? ? 經(jīng)濟(jì)效益的改善

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的安裝使用一方面降低了清污的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面避免了機(jī)組停機(jī)、被動(dòng)棄水等情況，提高了水資源的利用率和機(jī)組效率，提升了電站經(jīng)濟(jì)效益。通過青山右岸電站提供的2017年、2018年實(shí)際發(fā)電效益對(duì)比數(shù)據(jù)（表1）可以看出：2018年使用回轉(zhuǎn)式清污機(jī)后的發(fā)電量比2017年采用人工清污方式的發(fā)電量有明顯增加。

4.2? ? 管理方式的改變

一種新設(shè)備的應(yīng)用，一種新的清污工作方式，必然需要新的管理方式與之相適應(yīng)。回轉(zhuǎn)式清污機(jī)作為一種機(jī)械設(shè)備，需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的操作規(guī)程和潤(rùn)滑規(guī)程，定期檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。同時(shí)，回轉(zhuǎn)式清污機(jī)作為一種水工水利設(shè)備有其自身特點(diǎn)，首先回轉(zhuǎn)式清污機(jī)一般都安裝在室外，風(fēng)吹日曬雨淋，溫度變化大，對(duì)設(shè)備使用壽命有一定影響;其次清理的污物種類多，有水草、樹木、動(dòng)物尸體及各種生活垃圾等，可能造成齒耙卡阻、安全銷剪斷等故障;再有回轉(zhuǎn)式清污機(jī)使用季節(jié)性強(qiáng)，汛期污物較多，使用頻繁，工作強(qiáng)度大。因此，需要建立一套合理的設(shè)備管理流程，以保證回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的正常運(yùn)行。此外，回轉(zhuǎn)式清污機(jī)清理的污物量大，且相對(duì)集中，如何周轉(zhuǎn)和處理設(shè)備也是管理單位必須考慮的一個(gè)問題。

5 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的運(yùn)行

5.1? ? 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

（1）雖然回轉(zhuǎn)式清污機(jī)運(yùn)行效率高，但也要及時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，避免污物堵塞嚴(yán)重，水頭損失影響發(fā)電，同時(shí)污物被水壓附在柵體上，對(duì)清污造成一定的困難。

（2）運(yùn)行時(shí)盡量避免無人值守，因?yàn)楹拥纼?nèi)污物形式多樣，當(dāng)出現(xiàn)較大的污物時(shí)，需人工及時(shí)作出應(yīng)對(duì)，避免對(duì)設(shè)備造成不可修復(fù)的損傷。

5.2? ? 維護(hù)保養(yǎng)

（1）安全銷被剪斷后，要及時(shí)更換，運(yùn)行時(shí)注意正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)配合，對(duì)安全銷剪斷原因進(jìn)行分析排查。

（2）齒耙等傳動(dòng)部件長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)變形和磨損，日常應(yīng)注意觀察，及時(shí)更換和校正。

（3）對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件的防腐漆面損傷處可根據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)刷。

6 結(jié)語

從青山右岸水電站回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的應(yīng)用和實(shí)踐來看，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，不但解決了電站清污難題，避免了因清污造成的停機(jī)、棄水等情況的發(fā)生，而且改善了過流條件，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。同時(shí)，由于河道中的水草污物得以清理，保護(hù)了環(huán)境，減少了大量水草對(duì)澧水水質(zhì)的影響，取得了良好的社會(huì)效益。青山右岸水電站回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，為類似電站清污方式的選擇或攔污柵技術(shù)改造提供了一種可行的借鑒方案。

收稿日期：2019-12-10

作者簡(jiǎn)介：張澄（1966—），男，湖南臨澧人，工程師，主要從事水電站管理工作。