国网四川省电力公司成都供电公司 四川成都 610000
摘要：国网都江堰市供电公司水电运检中心所属万安、安龙水电站采用电动葫芦提升拦污栅，人工清理引水建筑物中各类渣物，整个工作费时、费力，而且设备故障率高及操作安全隐患较大。通过设计改造，将拦污栅技改为回转齿耙式清污机，实现自动连续动水清渣，提高发电效率，增加电站经济效益及减轻员工劳动强度，同时增强了设备运维安全。
关键词：拦污栅；回转式清污机；设计；运行与维护
前 言：国网都江堰市供电公司水电运检中心下辖有万安、安龙、徐渡二级、千家湾、元定桥共计五座水电站，电站地处都江堰平原地区，均为径流式水电站，单机为500-3000kW的悬式水轮发电机组，水轮机为轴流定浆式，机组主要依靠岷江所在都江堰地区分流的各灌溉干渠水流进行发电。电站由取水口取水设施、引水渠、前池、发电厂区、尾水设施等组成。
1、问题的存在
电站的拦污设施主要设置在取水口进水闸前和前池进水闸前的拦污栅，通过拦污栅来阻挡渣物进入水轮机流道。拦污栅采为电动葫芦与拦污栅相配合，拦污栅布置均为垂直90度，所处在水中深度为3-9米间，栅条间距为50-150毫米，栅体为300-400型工字钢与80*10的栅条焊接组成。日常清栅采用人工操作电葫芦把拦污栅提出水面，用人力清除拦污栅上的渣物。存在问题：①操作时间长，造成机组停机，一台拦污栅的完整清污过程为15-30分钟，而且还要降低发电水位或停运机组；②清污效果差，清污停机时，因水轮机导水机构切断水流而形成水流反冲力对拦污栅上渣物冲击而脱落掉入水中无清理，开机时又重新又进入，对拦污栅进行堵塞，为此清污能力较差兄长，效果差；③动力装置故障率高，电动葫芦做为移动式动力装置，电气控制部分、机械部分极易出现场故障而影响清污；④在汛期，清污能力无法保证，无法正常分洪。每年的迅期，大量的竹子、木头、树桩、稻草、以及生活垃圾进入河道，采用人工清栅，根本无法保证引水设施的正常过流，也无法正常利用引水设施正常分洪，水电运检中心多次出现因拦污栅清栅不及时，栅差较大，超过拦污栅承载压强而造成拦污栅严重损坏，造成长时间停机，严重影响发电效益；⑤清污劳动强度过大，特别是汛期，水电运检中心人员结构逐渐老龄化，无法适应该项工作。因此，寻找一种可靠的机械自动清污装置来保证经济高效的发电运行势在必行。
2、清污设备选择及性能特点
通过多方面调查研究，结合都江堰地区河道水流情况及电站拦污栅现场水工建筑物结构，以节约水工设施改造费用，决定采用回转式清污机来改造替换原有拦污栅。
回转式清污机工作原理：回转式清污机是集拦污栅和清污机于一体的连续清 污装置。以拦污栅为基础，通过绕栅回转链条将清污齿耙驱动，实现拦污及清清目的。
组成部份：拦污栅体，回转齿耙，驱动传动机机构，过载保护机构和不锈钢牵引链条等。
性能特点：可实现连续清污，全过水断面清污。齿耙线速度6米/分钟，清污效率高。栅体过梁支撑于混凝土基础之上，使清污机整机运行平稳，工作可靠。齿耙插入栅条一定深度，把附着在栅条上的污物带到清污机顶部，完成翻转卸污动作，保持过水断面清洁无污物。电机隐身于机架内部，防护效果好，实现无障碍清污。不锈钢牵引链条保证水下工作无锈蚀，免维护。防腐方案为喷砂除锈＋热喷锌＋环氧清漆底漆封闭＋环氧云铁中间漆+氯化橡胶面漆，其保护能力在20年以上。
清污能力：可捞树枝、树叶、杂草、生活垃圾，融化的浮冰等。根据要求可设计单耙清污能力1 吨，连续清污能力30－50吨/小时。
回转式清污机适用：适用于泵站、水电站、环保污水、灌溉引水、市政等行业中得到了广泛的应用，特别是在水电站、泵站清污改造方面取得了显著的经济效益和社会利益。
3、回转式清污机的设计
水电运检中心根据计划先行对万安、安龙电站取水口拦污栅进行改造，为此通过查询两站取水口拦污栅的相关图纸资料，了解拦污栅结构、水工建筑物结构尺寸及过流量，对清污设备的参数进选定。
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因万安、安龙电站取水口地理条件有限，交通不便，不便进行整体安装，所以两站的回转式清污机采用分体式设计，现场螺栓联接（8.8级高强度螺栓），并焊接加固。要求生产厂家生产时按图进行清污机栅体分段制造，段与段联接处标有相应标记（电焊数字）作为组装标记，每节最大长度符合吊装、运输的要求。每节栅体均设吊耳，便于吊装和运输，并可对栅体重要部位的漆膜进行防护，方便现场的安装。利用原有拦污栅混凝土栅槽，设计回转式清污机主架支撑腿，支撑腿放入原拦污栅混凝土栅槽加以定位和固定，同时也方便在清污机出现故障或水下有较大木棒卡住时将整个清污机吊出检修。利用原有闸门启闭架设置每台清污机两个检修安装用固定起吊点，方便检修时用链式电动葫芦起吊，链式电动葫芦设计为10吨，起吊高度6米。在清污机落渣位置设置垃圾清运平台，可以安装皮带输送机与清污机自动相配合，进一步减轻员工的劳动强度。下图为回转式清污机设计三视图
4、回转式清污机的现场安装
安装前，应拆除原拦污栅，清除混凝土栅槽内及边部部分原混凝土关模钢筋，清除清污齿耙运转轨迹内建筑物（如原有的工作桥），至少保证齿耙运转轨迹外边缘800毫米内无阻碍物，主要防止在运转过程中有较大的树木或木桩无法通过。现场安装时，严格按照每台清污机在生产厂家预装时所焊接数字进行配装，配装螺栓扳紧后，还要用电焊进行加固焊接。安装过程中，因主要是金属结构件，现场要注意起重、人员防触电、防人员落水、机械伤害等相关方面的安全要求，特别是在调试过程中，要设专职监护人，人员撤离后才能进行。
5、回转式清污机的运行与维护
万安、安龙电站的取水口清污机安装于2019年7月中旬完工投入运行，经历了当年汛期的检验，符合现场运行要求，经过近一年的运行与维护，积累了部份运维以经验。
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①因回转式清污机底部有一部分固栅，清污机齿耙清污部分的栅条与固栅有近200毫米水平空段，在日常运转过程中易掉入较大木棒卡住清污机，造成清污机剪断销剪断。通过观察分析，清污机停止运转过程中，可以将任一齿耙停在水平空段位置，刚好堵住缺口，在清污机水面上的机架上做出齿耙停在水平空段位置时其它齿耙停靠的记号位置，方便操作。
②在未投入自动运行时，手动操作清污机，要注意起动清污机时前后栅差，如果前后栅差超过2米时，严禁带动水操作，应减少进水闸开度，基本平压后才能操作，否则在水压的作用下，清污机因过负荷造成剪断销将剪断，同时也会对清污机电机变速箱造成受损。
③在汛期渣物较多时，可以让清污机长时间连续运转，拦污栅不会有过多的渣物，这样可以保证整个流道的畅通，但要加强维护，必须每2-3天对各轴承、小链条进行加油保养。
④日常维护周期一般为每半月进行一次常规保养，每半年对大链条的松紧度、两边均匀度进行调节。通过调节轴承座上的调节螺杆，使链条紧张度均匀，消除偏磨状况。
⑤日常巡视检查要重点检查不锈钢链条上的螺母及插销，防止螺母及插销脱落而大链条断脱。
⑥清污机的剪断销严格按照设计图纸要求进行加工配件，严禁修改增加剪断截面，运行时只能加装一个。
⑦在日常运行中，如发生剪断销剪断，应立即停止清污机的运转，如未停止，极易造成驱动齿轮筒与传动轴因间隙小而咬合在一起，使清污机无机械过载保护引起传动小链条断裂，而且在检修时驱动齿轮筒与传动轴分离困难，无法安装剪断销。
6、回转式清污机改造后的效益
①减少水头损失，增加进入引水渠的过流量，保证机组发电正常水头，增加了发电量。
②增加发电时间，减少停机次数，原来清渣，要减少负荷或停机，现可以在机组满负荷状态下进行动水清渣。通过近一年的运行测算，增加年度发量的2%左右，近30万度电，效益可佳。
③较好的减轻了员工的劳动强度和工作的安全性，得到员工的好评。
参考文献：
[1]、李友松，温业雄，论文《回转式清污机在昭平电厂的应用 》；机电技术，2007.03
[2]、曲阜恒威水工机械有限公司，《回转式清污机说明书》
作者简介：
李江（1977—）汉族，本科，工程师，高级技师，主要从事水轮发电机组及辅助水电设备的安装、检修、调试等工作。