惠州市潼湖圍東岸泵站更新改造工程攔污柵相關(guān)問題研究

劉志輝

（惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516000）

1 工程介紹

廣東省惠州市潼湖圍東岸泵站為大（2）型泵站，東岸泵站是潼湖圍內(nèi)唯一的提水泵站，其主要任務(wù)是抽排圍內(nèi)洪水，使圍內(nèi)免受洪澇災(zāi)害，確保圍內(nèi)工農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。惠州市潼湖圍東岸泵站更新改造工程施工任務(wù)是拆除工程范圍內(nèi)原有建筑物，重建東岸泵站排澇所涉及的土建工程、臨時(shí)工程，安裝6臺(tái)排澇斜式軸流泵機(jī)組，安裝2臺(tái)灌溉潛水泵機(jī)組以及金屬結(jié)構(gòu)和配電設(shè)備安裝等。攔污柵設(shè)備的安裝也是其中非常重要的施工項(xiàng)目。

2 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵作用

惠州市潼湖圍東岸泵站進(jìn)水口常有漂木、樹枝、樹葉、雜草、垃圾、浮冰等漂浮物順流而下，尤以洪水期為甚。攔污設(shè)備的作用就是防止這些漂浮物進(jìn)入進(jìn)水口，影響進(jìn)水能力。攔污柵主要包括攔污柵柵葉和攔污柵柵槽兩部分，攔污柵柵葉結(jié)構(gòu)是由柵面和支承框架所組成。攔污柵柵條間距確定是確保攔污柵有效工作的重要前提，在惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵設(shè)計(jì)中，攔污柵柵條間距除了沖擊式水輪機(jī)是根據(jù)噴嘴出口尺寸確定外，其他是根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑確定的。軸流式水輪機(jī)攔污柵柵條間距是水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的1/20；貫流式水輪機(jī)時(shí)可以參照上述規(guī)定；混流式水輪機(jī)攔污柵柵條間距是水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的1/30，即攔污柵柵條間距不小于轉(zhuǎn)輪葉片最小間距。一般常用斷面形狀有四種：迎水面和背水面加工圓形，迎水面加工圓形，矩形，圓形。由于攔污柵為了正常工作，需要定時(shí)進(jìn)行清污工作，攔污柵的清污常用的有人工清污和機(jī)械清污兩種。對(duì)于小型水電站的淺水傾斜攔污柵一般是人工用齒耙扒掉攔污柵上的污物；大、中型水電站常用清污機(jī)清除污物。

3 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵安裝

①安裝前準(zhǔn)備工作。檢查柵體數(shù)量、規(guī)格是否齊全，檢查發(fā)現(xiàn)有損傷、缺陷或零件掉失等進(jìn)行修復(fù)及補(bǔ)齊。②柵體安裝就位。柵體入槽前，在柵體兩側(cè)的導(dǎo)塊上涂上鈣基潤滑脂。吊裝首節(jié)柵體，落入門槽頂部，調(diào)整其安裝尺寸，合格后用鎖定梁鎖住，吊裝第二節(jié)柵體，調(diào)整其安裝尺寸，安裝連接件，啟閉機(jī)配合鎖定粱將安裝好的柵體入槽。同樣方法安裝其他節(jié)柵體。安裝時(shí)注意各節(jié)柵體之間柵架邊柱、柵條應(yīng)一一對(duì)齊，柵條的相互錯(cuò)位符合施工圖紙的要求。③吊桿安裝。在壩頂盡可能將依次將兩節(jié)或更多節(jié)吊桿水平拼裝成一個(gè)吊裝單元，再用門機(jī)配合鎖定粱將吊桿在柵槽內(nèi)同柵葉連接。④升降試驗(yàn)。整套柵體、吊桿安裝完后，用壩頂門機(jī)做全行程升降試驗(yàn)，檢查是否有卡滯現(xiàn)象，檢查柵體動(dòng)作和各節(jié)連接是否可靠。⑤其他試驗(yàn)。采用自動(dòng)掛脫梁起吊的攔污柵，應(yīng)逐孔進(jìn)行掛脫動(dòng)作試驗(yàn)；使用清污機(jī)清污的攔污柵，按施工圖紙進(jìn)行應(yīng)無異常。⑥柵體涂裝。涂裝包括安裝運(yùn)輸中的碰損及安裝后驗(yàn)收前的最后一道面漆。攔污柵安裝工藝流程詳見圖1。

4 攔污柵對(duì)泵機(jī)組運(yùn)行的影響

圖1 攔污柵安裝工藝流程

表1 泵站攔污對(duì)水泵軸功率的影響

惠州市潼湖圍東岸泵站排澇期來流污物較多，如果不建設(shè)攔污柵，水位差甚至超過2m。攔污柵會(huì)有一定的阻水作用，如果設(shè)計(jì)不合理，清污不及時(shí)，甚至不能起到保護(hù)的作用，還會(huì)導(dǎo)致泵機(jī)不正常運(yùn)行。因此，惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵對(duì)泵機(jī)組運(yùn)行的影響進(jìn)行研究有重要的價(jià)值?；葜菔袖鷸|岸泵站攔污柵使泵軸功率增加值δ柵如表1所示。

惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵對(duì)泵機(jī)組運(yùn)行的影響主要表現(xiàn)在:如果攔污柵阻水水壓力過大就會(huì)導(dǎo)致攔污柵的損壞，從而失去擋污的功能、進(jìn)水水力損失和水泵工況點(diǎn)的改變；如果攔污柵不進(jìn)行及時(shí)的清污會(huì)導(dǎo)致水泵的空化以及空蝕，影響水泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 攔污柵破壞

惠州市潼湖圍東岸泵站由于位置原因，水流所帶來的雜物數(shù)量很多，并且難以進(jìn)行有效的處理，攔污柵前經(jīng)常堆積很多的雜物，如果不及時(shí)進(jìn)行清理攔污柵前后的水位差會(huì)變得很大，攔污柵會(huì)承受更大的水流壓力，嚴(yán)重的時(shí)候，甚至?xí)?dǎo)致柵條變形、壓斷，與此同時(shí)水泵機(jī)流量減小、揚(yáng)程增大，會(huì)導(dǎo)致過載情況的出現(xiàn)，從而迫使泵機(jī)故障。攔污柵因?yàn)榍逦鄄患皶r(shí)導(dǎo)致的事故非常的多，比如廣東斗門縣西安大泵站的鋼攔污柵，攔污柵在運(yùn)行中變形失穩(wěn)，攔污柵被卷進(jìn)大泵導(dǎo)致了重大事故的發(fā)生。

4.2 增加機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用

惠州市潼湖圍東岸泵站要達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效益就必須及時(shí)的對(duì)攔污柵進(jìn)行清污，攔污柵雜物過多會(huì)使水泵工況點(diǎn)發(fā)生改變，導(dǎo)致進(jìn)入水泵的流量減小，機(jī)組效率大大降低，運(yùn)行的成本快速增加。水泵的工作點(diǎn)的確定一般由揚(yáng)程曲線Q～H需以及水泵Q～H曲線共同確定，揚(yáng)程曲線的計(jì)算公式為：

式中，H實(shí)為實(shí)際的揚(yáng)程，S為各種阻力參數(shù)之和。

圖2是惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵雜物過多，阻水后泵站需要揚(yáng)程曲線及工況的變化情況。

泵站攔污柵前后的水位差通常在0.5m～1.0m左右。假設(shè)攔污柵阻水而造成0.7m的水頭損失，每個(gè)泵機(jī)就會(huì)增加功率約為200kW。假設(shè)泵機(jī)全年不停機(jī)工作，每一年都會(huì)浪費(fèi)100萬kW·h，假設(shè)每度電為0.5元，每年就會(huì)增加50萬元運(yùn)行成本。

4.3 加劇水泵空化和空蝕

攔污柵沒有阻水時(shí)，泵機(jī)的進(jìn)水口進(jìn)水正常，泵機(jī)組可以正常的工作，當(dāng)雜物過多的時(shí)候，攔污柵開始阻水，泵站的進(jìn)水水位就會(huì)相應(yīng)的降低，導(dǎo)致葉輪最低進(jìn)口水位高度增加，進(jìn)而使水泵由于偏離設(shè)計(jì)工況，如果不增加汽蝕余量，就會(huì)導(dǎo)致水泵汽蝕。不僅如此，工作點(diǎn)的改變會(huì)使水泵流量減小，同時(shí)增加了進(jìn)口段背面脫流和空蝕的可能性。

5 攔污柵的清污

圖2 惠州市潼湖圍東岸泵站攔污柵阻水前后工況變化

基于上文的分析，攔污柵的清污工作非常有必要，為了解決泵站清污問題，國內(nèi)在很久之前就研制了多種泵站清污機(jī)，這些清污機(jī)雖然有很好的清污效果，但是沒有充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。排灌泵站一般年均運(yùn)行時(shí)間較短，并且并不是每天都需要進(jìn)行清污工作，導(dǎo)致了清污設(shè)備被長期閑置，如果保養(yǎng)不善，一旦泵機(jī)不能正常運(yùn)行，機(jī)器不能有效的進(jìn)行清污工作，只能人工進(jìn)行清污。

在惠州市潼湖圍東岸泵站是人工和機(jī)器相結(jié)合對(duì)攔污柵進(jìn)行清污工作?；葜菔袖鷸|岸泵站清污機(jī)器使用的是鏟抓式移動(dòng)格柵清污機(jī)，該機(jī)由水上和水下部件組成，水下部件是柵條部分，水上部分由集電控制系統(tǒng)、機(jī)架、升降行走機(jī)鏟斗等組成，這種機(jī)械由于工作部件均在水面上，便于維護(hù)管理，為了防止亂繩，采用鏈輪提升裝置，運(yùn)行可靠安全。

6 結(jié)語

攔污柵雖然并不是惠州市潼湖圍東岸泵站的主體設(shè)施，但是其對(duì)惠州市潼湖圍東岸泵站水泵機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行有著重要的價(jià)值?；葜菔袖鷸|岸泵站攔污柵在日常使用的過程中由于雜物的影響會(huì)導(dǎo)致攔污柵前后水位差過大，從而減小水泵流量，使功率損耗增大，不僅僅增加了運(yùn)行的成本，并容易使水泵機(jī)出現(xiàn)空蝕、振動(dòng)等現(xiàn)象。綜上所述，為了使水泵機(jī)組更好的工作，惠州市潼湖圍東岸泵站在建設(shè)的過程中充分利用新技術(shù)和新材料，提高攔污柵的攔污、清污性能和自身的穩(wěn)定、耐久性能，并且使用了人工和機(jī)器相結(jié)合的清污方法，實(shí)現(xiàn)泵站機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了很好的效果。陜西水利

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