杨红辉
南水北调东线江苏水源有限责任公司扬州分公司宝应站管理所 江苏扬州 225100
Cause analysis and transformation treatment of derailment of traction chain of rotary trash cleaning machine
摘要：回转式清污机是泵站或水电站等水利水电工程引河重要的拦污、清污设备，其对泵站或水电站机组安全高效运行、保证河湖水质达标具有重要作用。回转式清污机在实际运行过程中，仍存在设计不合理、清污效率低、牵引链条易脱轨等问题。本文以南水北调宝应泵站为例，重点分析回转式清污机牵引链条脱轨的原因，并开展针对性的改造处理。
Abstract: The rotary trash cleaning machine is an important trash blocking and cleaning equipment for water conservancy and hydropower projects such as pumping station or hydropower station, which plays an important role in safe and efficient operation of pumping station or hydropower station units and ensuring the water quality of rivers and lakes up to the standard. In the actual operation of the rotary trash cleaning machine, there are still some problems, such as unreasonable design, low cleaning efficiency, easy derailment of the traction chain and so on. Taking South to North Water Diversion BAOYING pumping station as an example, this paper focuses on the analysis of the causes of the derailment of the traction chain of the rotary trash cleaning machine, and carries out the targeted transformation treatment.
关键词：南水北调；问题；改造
Key words: South to North Water Diversion; problems; transform
引言
南水北调宝应站为南水北调东线第一梯级泵站，通过三阳河、潼河将长江水抽至京杭大运河，设计流量100m3/s，主要起调水、抗旱、排涝等作用。宝应站下游河道上共安装10台回转式清污机，负责打捞下游河道中水草与杂物。因泵站下游为里下河地区，河道中水草与杂物较多，为及时打捞水草与杂物、确保泵站运行安全[1]，泵站运行期间清污机需长时间运转。由于设计、荷载、磨损等因素影响，清污机经常出现牵引链条脱轨导致无法运转。找出回转式清污机牵引链条脱轨原因并针对性进行技术改造，对提高回转式清污机运行可靠率，保证泵站运行安全具有重要意义。
一、回转式清污机结构
回转式清污机主要由栅体、齿耙、传动系统三个部分组成。栅体呈一定角度安装在混凝土基础上[2]，主要作用为拦截水流中的水草与杂物，使其不进入泵站前池；齿耙安装在不锈钢牵引链条上，牵引链条为板式滚子链，当牵引链条沿两侧导轨绕栅体回转时，齿耙即带动栅面上的水草与杂物沿栅面运动，当齿耙运转到栅体顶部时，牵引链条换向，齿耙翻转，齿耙上的水草与杂物脱落到清污机后的皮带输送机上；传动系统主要由电动机、减速机、主动链轮、从动链轮、传动轴、牵引链条等组成。
二、清污机运行现状
南水北调宝应站清污机从2005年投运以来，累计运行超600天，累计打捞水草与杂物约7万吨。经长时间运转，各零部件老化、磨损严重，经常出现剪断销断裂、传动链条断裂、传动轴偏磨、牵引链条断裂及脱轨、齿耙变形等问题，严重影响安全运行。其中牵引链条脱轨问题最为严重，因清污机与外侧清污机桥距离较近，清污机前无法安装起吊设备，出现牵引链条脱轨问题时必须使用吊车将清污机吊出水面维修，成本高且维修时水草会进入泵站前池，影响泵站安全运行。
三、牵引链条脱轨原因分析
（一）导轨磨损严重
清污机两侧导轨为U型轨道，采用角钢与钢板焊接制作而成，当牵引链条回转至导轨转弯处（顶部及底部）时受力最大，根据作用力与反作用力，转弯处的导轨受力也最大。经观察，导轨转弯处下沿磨损最为严重，且长期淹没在水下部分的导轨因锈蚀原因磨损也较为严重，均导致了牵引链条容易脱轨；同时当导轨因长期磨损形成坡面后，更加剧了牵引链条脱轨的可能性。
（二）牵引链轮中心距偏小
经实测，传动轴上两个牵引链轮中心距离（两根牵引链条中心距离）为4120mm，牵引链轮中心至齿耙连接端板距离为40mm，计算出齿耙长度为4120-40×2=4040mm。清污机两侧导轨内侧（靠近齿耙侧）距离为4065mm~4070mm，因此齿耙连接端板与导轨内侧间隙为25mm～30mm。而牵引链条滚子宽度仅为30mm，可判定，清污机工作时牵引链条紧紧沿着导轨内侧或只有一部分压着导轨在回转，齿耙上如受力较大或受力不均匀即容易导致牵引链条脱轨。
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（三）齿耙受力变形
齿耙通过连接端板与牵引链条连接，清污机回转时，因齿耙中长齿的齿长较长，每根齿耙承受负载均较大，同时因齿耙材质、壁厚等原因，齿耙管存在明显弯曲变形，导致牵引链条中心距离进一步缩小；经过长时间运转，齿耙连接端板连接孔存在明显变形，圆形孔逐渐磨损为腰形孔，导致齿耙与牵引链条活动间隙增大，更进一步导致齿耙受力不平衡，均易造成牵引链条脱轨。
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四、改造处理
（一）改造导轨及牵引链条
根据导轨磨损情况，将导轨上部、下部钢板厚度由5mm增大至6mm。为防止牵引链条脱轨，将导轨改造成防脱型U型轨道，在导轨上部、下部分别焊接304不锈钢钢板，直段导轨处焊接钢板厚度为12mm、高为17mm，弯段（顶部及底部）导轨处焊接钢板厚度增大至15mm、高保持不变。同时根据防脱型轨道尺寸，改造、定制牵引链条，将牵引链条滚子改造为内外交错式连接，保证牵引链条在导轨上活动间隙仅为1mm~4mm，相对位置不受齿耙上负载影响。
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（二）调整牵引链轮中心距
传动轴上牵引链轮与主轴是焊接固定而成，出现故障时无法检修。为便于传动轴检修，将主轴与牵引链轮分开，增加铜轴套，将牵引链轮中心距离调整为4130mm，控制齿耙连接端板与导轨内侧间隙为15mm~20mm，确保牵引链条完全在导轨上回转。
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（三）改造齿耙
原齿耙长齿的齿长为19cm；齿耙管为采用热镀锌处理的Q235钢管[3]，壁厚为7mm；齿耙连接端板采用Q235钢板，厚度为10mm。根据负载量计算，将齿耙长齿的齿长缩短至15cm；齿耙管采用热浸锌工艺进行处理，材质改为Q345钢管[4]，壁厚增大至10mm；齿耙连接端板材质改为Q345钢板，厚度增大至20mm。改造后减少了每根齿耙承受的负载，保证了齿耙管、连接端板工作无异常变形及磨损。
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五、结论
南水北调宝应站根据回转式清污机牵引链条脱轨的主要原因，针对性的调整了牵引链轮中心距离，改造了传动轴、导轨、牵引链条及齿耙，有效解决了回转式清污机牵引链条脱轨的难题，提高了清污机捞草效率，保证了泵站运行安全，为其他泵站及类似工程清污机提供了改造经验。同时，建议今后在回转式清污机运行管理过程中，进一步加强观察、分析，根据实际问题进一步优化、改造，不断提高清污机运行可靠率。
参考文献
[1]国务院南水北调工程建设委员会办公室.NSBD 16-2012 南水北调泵站工程管理规程（试行）.2012.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50265-2010 泵站设计规范.北京：中国计划出版社，2010.
[3]许少克.大型回转式清污机在快安排涝站的应用及优化.机电技术，2018（02）：004.
[4]高亮，龙俊，马士磊，陈江云.石港泵站回转式清污机优化及其应用.江苏水利，2017（07）：008.
作者简介：杨红辉，男，1989年2月，本科，工程师，泵站、水闸工程管理，19962037965