水利泵站中清污機(jī)的技術(shù)研究與應(yīng)用

李小婷+張文明

摘 要：隨著對(duì)河道清污要求的提高，清污機(jī)在水利工程中得到了廣泛應(yīng)用，選用科學(xué)有效的清污方法，選配效率高、能力強(qiáng)的清污設(shè)備成為水利工程建設(shè)中的重要任務(wù)。文章主要從清污機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)型式、分類選型及實(shí)際應(yīng)用等方面介紹了對(duì)水利泵站中清污機(jī)的技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：清污機(jī)；技術(shù)特點(diǎn)；清污機(jī)選型；清污機(jī)應(yīng)用

1 技術(shù)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式

在水利工程中，由于河道長、支流多，河道內(nèi)上游會(huì)飄來一些樹枝、雜草、垃圾、浮冰等，被稱為白色污染的物品，如塑料包裝物及其他帶柔性的物品，很容易吸附纏繞在撈污耙齒上，不能靠自重脫落，又帶回柵后水中進(jìn)入機(jī)組，影響機(jī)組的安全運(yùn)行，并產(chǎn)生攔污柵前后水位差，降低抽水前池水位，減少水能損失，所以需要在河道內(nèi)增加清污機(jī)和攔污裝置[1]，以保證流道暢通和機(jī)組的安全運(yùn)行。

清污機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)主要有起升、電氣、抓斗等幾個(gè)方面，設(shè)備主要包括四個(gè)主要部分：懸架導(dǎo)軌、移動(dòng)車、液壓抓爪單元及電氣控制系統(tǒng)。

移動(dòng)車主要包括的部件有：抓爪提升裝置以及液壓合爪執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它通過安裝在移動(dòng)車一端的齒輪馬達(dá)箱驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。移動(dòng)輪直接安裝在齒輪箱的輸出軸上，此外還有一對(duì)自由支撐輪來保證移動(dòng)車與軌道之間的平行。所有的電力及控制信號(hào)均由安裝在導(dǎo)軌內(nèi)部的電纜提供。抓爪單元包括有抓爪本身、液壓裝置以及鋼絲繩提升裝置。

電氣控制系統(tǒng)采用PLC中央處理器和液晶觸摸屏作為集中控制。此控制方式使清污機(jī)優(yōu)點(diǎn)：（1）位置控制、時(shí)間控制更加靈活；（2）位置監(jiān)控、工作狀態(tài)監(jiān)控更加直觀。

控制柜信號(hào)燈提示工作狀態(tài)，包括提升高度、荷載限位等，同時(shí)具有自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)和故障診斷界面。有短路保護(hù)、過流保護(hù)等功能，對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

2 清污機(jī)選型

攔污柵攔截的污物必須及時(shí)進(jìn)行清理。一則防止攔污柵被污物壓壞，再者可減少水能損失，以確保閘、閥門、水輪機(jī)、水泵、涵洞建筑物等不受損害或堵塞，保證工程的正常運(yùn)行。清理污物的方法一般有人工清理、提柵清理和機(jī)械清理等方法。由于人工清理工作極為繁重，提柵清理又必然迫使機(jī)組停機(jī)等原因，因此機(jī)械清理是較好的方法。

目前國內(nèi)、外使用的清污機(jī)分為固定式和移動(dòng)式；根據(jù)取污裝置的取污方式分為：耙斗式、齒耙式、抓斗式等；根據(jù)取污裝置提升的傳動(dòng)方式分為傳動(dòng)鏈?zhǔn)?、鋼絲繩式、機(jī)械式及液壓式等。

我國現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的清污機(jī)大體可分為為兩大類：一種是用鏈條傳動(dòng)拖動(dòng)齒耙繞柵體回轉(zhuǎn)打撈的方式進(jìn)行，齒耙運(yùn)行到頂端向下運(yùn)行時(shí)撈起的污物靠自重落下。另一種是滾筒鋼絲繩牽引抓斗（或齒耙）式清污機(jī)。

國外在大中型水利工程所使用的清污設(shè)備有鏈耙式清污機(jī)、纜式清污機(jī)和伸縮臂式清污機(jī)等幾種形式，與國內(nèi)產(chǎn)品原理大致相同，但大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動(dòng)化程度高。

3 清污機(jī)應(yīng)用

在泵站進(jìn)水口之前設(shè)置清污機(jī)（攔污柵）的目的，是防止水流中的污物進(jìn)入泵機(jī)組，對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到保護(hù)作用，清污機(jī)（攔污柵）雖然是泵站的輔助設(shè)施，但對(duì)保證水泵機(jī)組安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少。

3.1 抓斗式清污機(jī)

工作原理：抓斗式清污機(jī)主要由抓斗裝置、行車導(dǎo)軌、移動(dòng)車、電機(jī)減速驅(qū)動(dòng)等裝置組成。

在工作時(shí)，小車沿軌道移至抓污位置，限位感應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，小車停留在此處，同時(shí)抓爪向下運(yùn)行。抓爪在下降的過程中，將垃圾向下推到柵條底部，到達(dá)底部后，抓爪抓污并合攏，向上運(yùn)行。當(dāng)抓爪到達(dá)頂部后，小車沿軌道移動(dòng)至卸污處，抓爪打開把污物倒至卸渣點(diǎn)。當(dāng)所有抓污點(diǎn)都被清污處理過以后，小車返回并?？吭陔s物排放區(qū)。

優(yōu)點(diǎn)：抓斗式清污機(jī)對(duì)污物和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、高效、節(jié)能、操作運(yùn)轉(zhuǎn)靈活可靠，開放式的平臺(tái)設(shè)計(jì)使工作環(huán)境非常清潔，運(yùn)行簡便，抓斗除污量大，可采用多種控制方式[4]。適應(yīng)于過柵流速較高的深孔式取水口泵站或水電站。

缺點(diǎn)：抓斗式清污機(jī)是靠抓斗的自重作用，將水中雜物由下而上進(jìn)行清理，當(dāng)水草及雜物堆積較多時(shí)，抓斗無法將雜物清理干凈，清污效果較差[2]。

3.2 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)

工作原理：回轉(zhuǎn)式清污機(jī)主要由清污機(jī)架、回轉(zhuǎn)齒耙、提升鏈、柵體、電機(jī)減速驅(qū)動(dòng)等裝置組成。

工作時(shí)，由固定于提升鏈上的清污耙板在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，將水下格柵部分截留的污物撈上，清污耙板依靠二側(cè)提升鏈同步由柵后至柵前順時(shí)針回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)耙板到機(jī)體上部時(shí)，由于轉(zhuǎn)向?qū)к壖皩?dǎo)輪的作用，一部分污物依靠重力自行落下，落入皮帶輸送機(jī)或集污車等污物收集裝置中[3]。

優(yōu)點(diǎn)：回轉(zhuǎn)式清污機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。適應(yīng)于過柵流速較低的取水口泵站或水電站。

缺點(diǎn)：回轉(zhuǎn)式清污機(jī)占用空間大，造價(jià)高，較難完成對(duì)攔污柵前聚集的藤條狀污物的清理；并且該機(jī)型中的鏈條、鏈輪等金屬構(gòu)件因長時(shí)間置于水下，易造成腐蝕生銹，較難進(jìn)行檢修、維護(hù)保養(yǎng)[3]。

4 結(jié)束語

水利工程的不斷建設(shè)和發(fā)展，帶動(dòng)了國家的輸水工程、發(fā)電工程和其他設(shè)施的發(fā)展，對(duì)水利泵站的要求也隨之不斷提高，對(duì)泵站中整體布局和清污裝置的選用，已經(jīng)從起初的單一清污到現(xiàn)在的靈活、節(jié)能、自動(dòng)化等。目前，清污機(jī)的類別較多，作用也不同，技術(shù)特點(diǎn)多方面，每一種都有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，但是總體設(shè)計(jì)上都是相通的，所以在清污機(jī)選型和應(yīng)用上，就需要根據(jù)實(shí)際水利泵站的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，同時(shí)在選型上也要考慮采購的價(jià)格、后期的維修，從使用年限和利用價(jià)值等方面綜合考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]張多峰，等.泵站人工清污攔柵的改進(jìn)[J].排灌機(jī)械，2001.

[2]林燕梅，黃振東.清污機(jī)在水利工程中的應(yīng)用[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009.

[3]丁峰，邱象玉，劉月剛.泵站回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī)選型設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].人民黃河，2015.

[4]高喜洲.抓斗式格柵清污機(jī)在交口抽渭灌區(qū)泵站中的應(yīng)用[J].陜西水利，2015.