大盈江一级水电站常规清污方式的技术改进

摘　要：大盈江流域集雨面积广为5377km2，6月至10月汛期，泥沙含量大、渣草、悬浮物和各类漂浮物较多。大盈江一级水电站系大盈江流域梯级开发的第一级，汛期大量的污物汇集于坝前，由于原有常规抓斗式清污机清污效果较差，使进水口拦污栅污物於堵严重，栅前后水位差过大，严重影响机组的安全稳定运行。针对此问题，大盈江一级水电站对清污机进行的一系列改进，提高了清污效率。

关键词：清污机；水位差；改进；大盈江一级水电站

0. 概述
　　大盈江一级水电站位于云南省盈江县境内的大盈江干流下游河段，系大盈江梯级开发的第一级，属低水头径流式电站。电站坝址以上集雨面积5377km2，多年平均流量213m3/s，发电引用流量255 m3/s，总装机容量108WM（3×36 MW），首台机组于2007年2月并网发电。

1. 大盈江一级水电站进水口现状
      1.1 进水口建筑物情况
　　电站进水口为岸塔式，进水口前池首端布置有一道拦污板，拦污板后布置11孔粗栅，水流经粗栅进入进水口前池，进水口设有2孔拦污细栅，水流经细栅进入引水隧洞。
　　清除前池里的漂浮物，主要依靠一台移动式抓斗清污机。清污机由卷扬机构、钢丝绳、耙斗张合装置，移动行车，地面固定式轨道及移动行车定位装置等部分组成。
      1.2 进水口运行状况分析
　　大盈江流域含沙量大，湿热多雨，多年平均降雨量为1522.7mm。大盈江一级水电站多年平均悬移质年输沙量313万吨，悬移质多年平均含沙量0.47kg/m3，主汛期主要集中在6-10月。汛期，上游连续降雨，来水量增大，沿江两岸冲下来的树枝、树叶、渣草、生活垃圾、水葫芦等各种漂浮物及泥沙进入库区、前池，运行人员就得及时清除这些漂浮物。每次清污，开行车、耙斗张合控制、注意清污机运动情况等至少需要4个人参与。但清污机由于本身设计、安装的原因，清污效率低，抓污能力差，清污效果不好。清污机只能下到水下两片栅的位置，也只能抓起较大的污物，抓不起来的污物依旧堵塞在拦污栅上。当来水很大时，过栅水压很大，水下作业的清污机会被发电引流吸附到拦污栅上，导致清污机上下不能移动。若清污不及时，污物和泥沙在拦污栅前交替堆积，渣草、杂物大量附着在拦污栅上，造成拦污栅前后水位差高达3m。
      1.3 拦污栅前后水位差过大的危害
　　曾经在老业主管理时就发生过拦污栅因为渣草、杂物堵塞、拦污栅前后水位差过大导致拦污栅倒栅事故，对机组设备的安全运行造成严重威胁。
　　拦污栅前后水位差过大时，机组运行的有效水头降低，负荷加不上去，造成电量损失。严重时就得停机，进行腾库清污，仅仅2009年6至10月份共进行腾库清渣19次，造成电量损失257万千瓦时左右。因此，寻找另一种更好的清污机设备替代现有的清污设备势在必行。

2. 清污机技术改进
　　目前国内水电站治理污物措施极其有限，一般大多为抓斗或齿靶式清污方式，这种请清污方式往往因为现场设备安装工艺、水流特性、污物种类、人员操作等原因无法起到良好的清污效果。由此需提高清污效果，就得从清污设备的清污方式入手，从技术上尽量减低安装工艺、水流特性和人员操作因数的影响，适应各种污物种类。回转式清污技术满足此技术要求。
      2.1 回转式清污机的结构和功能
　　回转式清污机为进水口专用清污机设备，根据进水口安装条件设计制造，集拦污栅和回转齿耙式清污机于一身，能够实现动水状态、全过水断面连续自动清污。其工作原理是由两条绕栅回转的牵引链条，带动一组专用清污齿耙和异型齿，将拦污栅前和栅条上的污物连续不断地清除。回转式清污机主要由拦污栅体，回转齿耙，驱动传动机构，过载保护机构和不锈钢牵引链条等组成。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，翻转卸污至污物输送皮带上，再由皮带输送机将打捞起来的污物快速清理至固定污物存放点，从而确保清污机有足够的运转空间工作。回转式清污机齿耙线速度6米/分钟，连续清污能力30－50吨/小时，其清污效果显著，减少停机清污16次，大大降低了电站进水口汛期运行风险。下图为大盈江一级水电站回转式清污机实物图。

      2.2 回转式清污机的制造和安装
　　结合电站实际，将原有的一台移动式抓斗清污机进行技术改造为回转式清污机，分别安装于原进水口两个拦污栅栅槽内，栅槽净宽7.5米，垂直安装高度31米，清污机约23.24米，底腿7.76米。由此，该清污机成为中国目前垂直安装高度最深的回转式清污机，每台清污机均有底部支撑架、辅助栅1节、拦污栅4节、不锈钢护板栅2节、护轴板、机头架、内置式电机、牵引链条、回转齿耙等部件组成。栅条间距120毫米，栅条采用80×10毫米热轧扁钢，迎水面导圆处理，牵引链条选用不锈钢304材质，链轮节距140毫米，滚轮直径75毫米，链板厚8毫米，销轴直径20毫米。拦污栅经校核，正常运行强度可承受4米水位差。清污机于2010年5月17日完成调试工作，2010年5月18日正式投入运行。

3. 清污机改造后存在的问题分析及完善
      3.1 存在问题分析
　　清污机由于设计制造时没有考虑电站前池汛期正常淤沙高度与进水口隧洞进水地板高度均衡因数，致使新制造安装的回转式清污机清污深度过深，低于前池汛期正常淤沙高度3米左右，部分清污机齿耙在清污机未启动时被泥沙和污物掩埋。导致清污机超载运行或安全销频繁剪断，乃至清污机退出运行等故障。
3.2 完善措施
　　（1）降低清污深度
　　针对清污机运行中存在的问题，再次对清污机进行了完善化改进。将清污机回转底弧向上提升了4.5米，原底节不再做调整，底节栅体作为固定式拦污栅继续使用，并新增辅助拦污栅加强底节栅体的拦污承载强度。辅助栅采用36型槽钢对焊成方钢结构，中间加斜向支撑于清污机栅体主纵梁上，将辅助栅主梁转动角度固定，将7.5米支撑跨度减半，支撑跨度为3.75米。完善化改造后清污机清污深度减短了4.5米，链条减短了9米。

　　（2）减少清污机自运转负荷
　　由于清污机整体的回转齿数量多，则整体的自重上升，造成清污机回转自生消耗的能量大。为减少清污机自运转负荷，将清污机齿耙齿数量按相邻前后两个齿耙形成空间上交叉进行数量调整， 减少了8个齿耙，同时将原来的满齿型齿耙改为间隔1型齿耙和间隔2型齿耙交互使用。不但大大的减轻了清污机自重，而且减少了齿耙与附着污物的栅体之间的摩擦力，有效降低清污机的负重，提高了清污机的效率 和安全运行可靠性。下图为清污机齿耙的改进示意图。

4. 结语
　　大盈江一级水电站清污机改进投入运行后，清污效率大大提高了，清污效果也非常好。汛期机组满负荷运行时，拦污栅前后水位差最高也只有0.2米，解决了拦污栅前后压差过大的安全隐患，为电站创造了很大的经济效益、安全效益与社会效益。

参考文献：
[1]陈国庆，谢刚，吴丹清．水电厂运行技术问答[M].中国电力出版社，2005．
[2]谢惠燕.齿耙回转式清污机在水电站的应用[J].广东水利水电，2010(2).
[3]李友松，温业雄.回转式清污机在昭平电厂的应用[J].广西水利水电，2007(3).
[4]邓育林.水电厂进水口拦污栅前后水位差过大分析与处理[J]. 水电自动化与大坝监测,2008(2).
[5]回转式清污机说明书[M].
[6]回转式清污设备运行操作规程[M].