蹇家灣水電站取水口柵前清渣技術(shù)改造實(shí)踐

徐榮祥

摘 要：蹇家灣水電站取水口攔污柵前漂浮物、懸浮物極多，困擾該電站安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行多年。通過柵前加裝清渣裝置改造后，問題得到較好解決，不僅避免了改造前攔污柵柵差大給機(jī)組運(yùn)行帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，還徹底的解決了洪水期間機(jī)組降負(fù)荷或停機(jī)停產(chǎn)的發(fā)電損失問題，該技術(shù)改造項(xiàng)目的實(shí)施，取得較好的安全和經(jīng)濟(jì)雙重效益。

關(guān)鍵詞：水電站；取水口；清渣；改造

中圖分類號(hào)：TV73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0146-02

Abstract： There are a lot of floating objects and suspended solids in front of the water intake barrier of Jianjiawan Hydropower Station， which has troubled the safe operation and economic operation of the power station for many years. After retrofitting the slag removal device in front of the grid， the problem is solved well， which not only avoids the safety risk brought to the operation of the unit by the big difference of the pollution grid before the retrofit. It also solves the problem of power generation loss caused by load reduction or shutdown during flood period. The implementation of the technical transformation project has achieved better safety and economic benefits.

Keywords： hydropower station； water intake； slag cleaning； renovation

1 技術(shù)改造方案

1.1 改造技術(shù)條件

該電站裝有兩臺(tái)1.3萬機(jī)組，一機(jī)一洞引水方式。取水口單孔凈尺寸為4.25m×8.26m（寬×高），設(shè)計(jì)流速0.85m/s，進(jìn)口設(shè)置中墩一個(gè)，兩孔設(shè)有攔污柵四扇，攔污柵底部高程？犖703m，攔污柵起閉設(shè)備平臺(tái)高程為？犖729.5m。受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件限制，取水口前設(shè)攔污筒，攔污網(wǎng)施工難度大，造價(jià)高，可行性不大；柵前設(shè)置滾筒式除渣系統(tǒng)，無安裝場(chǎng)地。經(jīng)過廣泛調(diào)研論證，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地結(jié)構(gòu)及設(shè)施布置，確定柵前抓斗懸吊式機(jī)械清渣裝置比較適合實(shí)際，具有改造范圍小，施工安全、改造費(fèi)用低、除渣轉(zhuǎn)運(yùn)滿足現(xiàn)場(chǎng)條件等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 技術(shù)改造思路

圖1為蹇家灣電站取水口原狀照片。圖片中地面平臺(tái)高程為？犖719.5m，平臺(tái)以下迎水側(cè)？犖715.6和？犖711.6高程處有兩層橫向聯(lián)系梁。

圖片中兩排混凝土立柱之間的區(qū)域?yàn)閿r污柵安裝、檢修、維護(hù)通廊，擬增設(shè)的機(jī)械清渣裝置裝設(shè)其間。該方案能充分利用兩排混凝土立柱作為承重支撐體，只需在滿足提升高度和廢渣轉(zhuǎn)運(yùn)高度的立柱上加裝清渣機(jī)運(yùn)行軌道，就可以實(shí)現(xiàn)柵前機(jī)械除渣的目的。

1.3 清渣設(shè)備調(diào)研

現(xiàn)場(chǎng)條件決定，清渣設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)條件相匹配。經(jīng)廣泛考察清渣設(shè)備生產(chǎn)廠家，多方了解其除渣方式和制造方法，目前， 國(guó)內(nèi)清渣設(shè)備類型多樣可供選擇，結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)靈活，可量身定制，為該電站取水口因地制宜的除渣提供了有利條件。

1.4 設(shè)備選型

從滿足蹇家灣電站攔污柵懸浮物清除及現(xiàn)場(chǎng)條件考慮，選用四川某廠生產(chǎn)的XDL型懸掛電液式清污機(jī)（圖2為該設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖），能實(shí)現(xiàn)技改目的。但是，該清污機(jī)抓斗最小加工厚度應(yīng)大于500mm，否則液壓操作機(jī)構(gòu)無法傳動(dòng)，而現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)狀條件不滿足要求。需要對(duì)現(xiàn)狀土建設(shè)施進(jìn)行改造。

1.5 土建改造

拆除？犖711.6m、？犖715.6m和？犖719.5m高程處迎水側(cè)三層聯(lián)系梁，工程量較小，經(jīng)與原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了結(jié)構(gòu)安全校核，拆除該聯(lián)系梁不影響結(jié)構(gòu)安全，確定實(shí)施拆除改造。拆除聯(lián)系梁，將柵前水平間距增加到1000mm，完全滿足抓斗垂直提升和水平行走的條件。進(jìn)行此局部的土建改造便實(shí)現(xiàn)清污機(jī)正常工作空間條件。

1.6 清渣系統(tǒng)技術(shù)要求

為了能保證清污機(jī)抓斗落下時(shí)能準(zhǔn)確、順利沿?cái)r污柵迎水面滑落，首先，對(duì)攔污柵柵葉間距要求高，間距誤差超過5mm應(yīng)進(jìn)行校正；其次是抓斗的導(dǎo)向定位。解決方案是在柵板頂部加裝導(dǎo)向柵，引導(dǎo)清污機(jī)抓斗順利貼合柵葉起落。清污機(jī)工作原理：清污機(jī)移至工作面→移動(dòng)清污機(jī)抓斗耙爪對(duì)正欄污柵→抓斗小車下滑（同時(shí)，耙爪將貼在攔污柵面的渣攬入籠中）→電動(dòng)液壓推桿推出，耙爪閉合，關(guān)閉污物→抓斗小車連同污物靠葫蘆提起離開水面→整機(jī)移至卸物處→電動(dòng)液壓推桿拉回，傾倒渣物，以上操作均可通過無線遙控器操作完成。主要技術(shù)參數(shù)：蹇家灣電站單臺(tái)機(jī)組額定流量為44m3/s，控制流速0.85m/s，為了保證清污機(jī)能在該流速下順利放入水底同時(shí)兼顧軌道承重能力，綜合考慮后將清污機(jī)長(zhǎng)度確定為2550mm，起升高度24m，重量5000kg。

2 改造效果

該項(xiàng)目在2014年立項(xiàng)，2015年2月開始施工，2015年3月全面完成改造工作，總投資約40余萬元。改造完畢通過無水、有水和動(dòng)水試驗(yàn)，證明清污機(jī)移動(dòng)正常、抓斗升降靈活，清污效果良好，一臺(tái)清污機(jī)能滿足四扇攔污柵清渣需要。項(xiàng)目改造完成兩年，柵差控制在0.5m以內(nèi)，機(jī)組從此沒有因柵差大而降負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)良好安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。

2.1 節(jié)約生產(chǎn)成本效益顯著

項(xiàng)目改造完成后汛前訊中均不需委托專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行潛水作業(yè)清理攔污柵附著物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造前的2012年至2014年潛水作業(yè)共計(jì)14臺(tái)次，平均每年4臺(tái)次，單次作業(yè)費(fèi)用3萬元，改造后每年可節(jié)約清污費(fèi)用12萬元。

2.2 增加發(fā)電效益顯著

改造前由于攔污柵表面附著垃圾嚴(yán)重影響機(jī)組實(shí)際水頭，造成機(jī)組出力不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造前的2013年因水頭不足導(dǎo)致降出力運(yùn)行損失電量58萬kWh，2014年損失電量69萬kWh。同時(shí)，改造前需要停機(jī)清渣，而改造后可以實(shí)現(xiàn)不停機(jī)清理，大大減少了發(fā)電損失。特別是2017年9-10月，由于雨水充足，清渣次數(shù)達(dá)50余次，如果沒有技改，將造成520余萬kW·h的發(fā)電損失。

2.3 安全效益顯著

改造前由于攔污柵附著大量垃圾阻礙水流通過，導(dǎo)致攔污柵前后壓差高達(dá)5m，巨大的壓差極易造成攔污柵柵體損壞，甚至危及發(fā)電設(shè)備。改造后柵差均控制在0.5m以內(nèi)，且無潛水作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免機(jī)組工作在振動(dòng)區(qū)運(yùn)行和頻繁停機(jī)的安全隱患。安全問題得到了徹底解決。

3 結(jié)束語

汛期，是水電站發(fā)電的高峰期，來水大且集中的時(shí)期，庫區(qū)山體極易出現(xiàn)滑坡，加上任河兩岸居住群眾較為集中，導(dǎo)致庫區(qū)漂浮物、對(duì)電站的攔渣、除渣帶來更高的要求。蹇家灣電站清污系統(tǒng)的改造雖然改動(dòng)小，設(shè)備簡(jiǎn)單，但是改造后效果明顯。解決了汛期降出力運(yùn)行、汛期停機(jī)清渣、潛水清污等安全問題，大大降低了清污的勞動(dòng)強(qiáng)度和清污過程的安全風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。但是，該電站清渣系統(tǒng)的改造還是略有不足之處。主要表現(xiàn)在，改造時(shí)受空間和清污機(jī)軌道承重能力的限制，導(dǎo)致抓斗單次清污量偏小，同時(shí)在攔污柵堵塞嚴(yán)重時(shí)水壓增大，抓斗下落困難，還需不斷改進(jìn)。綜上所述，蹇家灣電站進(jìn)水口柵前清渣系統(tǒng)的改造是成功的，值得推廣應(yīng)用。

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