淺談ZLSG系列全自動濾水器在水電站的應用

廖茂

摘 要：濾水器，是發(fā)電系統(tǒng)中非常重要的電氣設備。不僅僅對于機組的工作效率有著很大的影響，而且也會機組的穩(wěn)定運行有著很大的影響。由于環(huán)境和排放檢測的有著明確的規(guī)定，早期的濾水器性能結(jié)構(gòu)和排污方面都有很多問題，運行不夠穩(wěn)定。隨著我國經(jīng)濟建設步伐的加快，對電力能源的需求量日益加劇，為保證水電站安全可靠運行、經(jīng)濟效益最大化，急需普及新型的濾水器。本文針對ZLSG系列全自動濾水器在水電站的應用進行分析探討。

關鍵詞：ZLSG;安全可靠;全自動;濾水器;可靠運行

中圖分類號：TV735 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0153-02

0 引言

隨著國家經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，水電項目也以令世人矚目的速度發(fā)展，在我國能源發(fā)展上具有十分重要的戰(zhàn)略地位。水電的快速發(fā)展面臨的問題也越來越突出，如因居民生活垃圾和施工建渣等垃圾的增多，再加上暴雨頻繁、水土流失嚴重、洪水泛濫等原因，河道內(nèi)的泥沙含量以及雜物，浮游生物等將不同程度的影響水電機組的技術供水系統(tǒng)，這些堵塞物對水電站的正常運行造成了嚴重的影響，輕則導致機組溫度升高，機組出力減少，影響發(fā)電效益;重則會堵塞技術供水系統(tǒng)管道，嚴重時危及機組運行安全。低水頭大流量電站此問題尤為突出，汛期水電機組技術供水系統(tǒng)的安全運行成為汛期影響發(fā)電的重要問題。

本文針對上述問題，以某大型水電站為例，其采用ZLSG系列全自動濾水器，有效改善了水電站技術供水系統(tǒng)工作壓力，消除堵塞物對水電站的影響。

1 ZLSG系列全自動濾水器的分類

ZLSG系列全自動濾水器在目前只有兩大類，一類是ZLSG-G型，一類是ZLSG-B型。為了適應不同流域，不同電站的管道布置實際需要，ZLSG-G型的濾水器進出水布置結(jié)構(gòu)是上進水下出水的形式，并且ZLSG-B型濾水器是在ZLSG基本款的基礎上經(jīng)過升級改造而來的，進出水結(jié)構(gòu)是水上出水的布置形式。

2 ZLSG系列全自動濾水器的組成

ZLSG-G、ZLSG-B型號的全自動濾水器結(jié)構(gòu)上由以下幾個部件構(gòu)成：主體和電動排污球閥、PLC電氣控制柜和定位排污系統(tǒng)、各壓力表和差壓傳感器以及電動行星擺線針輪結(jié)構(gòu)減速機等幾個方面組成。其中，濾水器的主題又包括轉(zhuǎn)動執(zhí)行機構(gòu)和排污執(zhí)行機構(gòu)、外殼和蓋子等幾個部分組成。ZLSG-G型與ZLSG-B型全自動濾水器雖然在機械結(jié)構(gòu)與性能上差異較大，但他們都擁有自動化的系統(tǒng)，能夠在過濾和反沖洗以及排污方面都有了自動化的能力，并且能夠同時運行且互不干擾。因此在電氣控制的設計上采用了PLC控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化的流程和功能，包括排污和報警燈方面的自動化。多以在ZLSG系列濾水器運行的過程中，排污時，減速機運轉(zhuǎn)時，均無需人員參與。此外，為了縮短設備停運檢修時間，ZLSG-G、ZLSG-B型在設計上均設置了對開式的檢修孔，故檢修時非常方便，無需拆卸整體，省時省力。

3 ZLSG-G型全自動濾水器技術特點

ZLSG-G型全自動濾水器其過濾效率高，維護量小。能夠?qū)λ懈黝愲s質(zhì)，像塑料和木屑、泡沫和編織袋以及泥沙等多種漂浮物及沉淀物有效的過濾，因此特別適合水質(zhì)較差、環(huán)境復雜的電站。

3.1 G型復合排污

G型復合排污主要是利用重力作用，通過重力將其進行分離，因此在濾水器設計上滿分為兩大塊，上方是濁水的腔體，下方是清水的腔體，在上腔中布置了進水孔、上排污孔以及檢修孔等;在下腔的設計中，則有排污架和排污孔以及過濾筒等裝置。在工作的過程中，如果漂浮物或者是泥沙等污染物會從進水口進入到上方的濁水腔中，然后漂浮物和沉淀物會被分離，沉淀物會因為重力的因素下沉經(jīng)過下腔的排水孔直接被排除。而上腔中的破奧服務會在排污閥打開后，在過濾器的作用下，由上方的排污孔直接排出。

通過將漂浮物和沉積物根據(jù)其物理特性能夠?qū)⑺鼈冞M行隔離，從而避免惡劣在單一排污空中，兩者相會疊加，混為一團，從而給濾水器卡住或者堵塞的情況發(fā)生，故抗堵能力較強。

3.2 進出口布置

濾水器采用上進水和下出水的進出水布置，這樣的設計是能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀物與漂浮物之間分離的有效措施，通過這樣的布置能夠更簡單快捷的記性污水的過濾。當然，分離和過濾以及排污等全自動的功能也是在這樣的布置結(jié)構(gòu)上才能夠?qū)崿F(xiàn)的。

3.3 較大的過濾面積

濾水器的下罐體布置有多個較為密集的過濾筒，因此在設計上采用了激光技術，這樣使每一個過濾桶都排列整齊，最大化的擴充了過濾的面積。即使是在排污工作的進行中，也能夠保證過濾的面積遠遠大于水管的截面，這也就意味著不管在任何的情況下，水管都能夠進行正常的工作。該濾水器濾芯使用高強度楔形編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)，過濾面積較大，而且反沖效果好，因此過濾效果好，過濾效果高。

3.4 “雙剪刀”結(jié)構(gòu)

濾水器在國內(nèi)各流域的汛期工作期間，不時會出現(xiàn)有較大尺寸的樹枝、木頭、泡沫或其他類型的較長的物體由水流進入濾水器內(nèi)，并卡死在過濾筒中。若不能可靠的解決這個問題，將容易造成過濾筒的破損以及堵塞，給濾水器的正常工作帶來不利影響。同時也將影響水電機組的技術供水系統(tǒng)，這些堵塞物對技術供水系統(tǒng)的正常運行造成了嚴重的影響，輕則導致機組溫度升高，機組出力減少，影響發(fā)電效益;重則會堵塞技術供水系統(tǒng)管道，嚴重時危及機組運行安全。針對這個問題，ZLSG系列全自動濾水器在過濾筒上腔和下腔都布置有兩個類似剪刀的裝置，若出現(xiàn)較長異物被卡死在過濾筒內(nèi)之后，通過在排污過程之中的運動，電動所帶動的減速機會帶動該裝置旋轉(zhuǎn)，從而將過濾筒內(nèi)的較長異物剪斷成多個小段，并排出濾水器外。

3.5 濾筒快速檢修

一般的濾水器檢修濾筒時，均需進行整體拆卸（個別廠家和廠站還需動用起吊裝置），而ZLSG系列全自動濾水器均設置了濾筒專用的檢修孔，可以非常方便地將濾筒取出檢修或者進行整體更換，省時省力，可以盡可能的縮短設備檢修時間。

3.6 定位排污系統(tǒng)

為了保證濾水器在短時間內(nèi)排污徹底，ZLSG系列濾水器設置了一套高性能定位排污裝置，通過人工現(xiàn)地控制排污轉(zhuǎn)板的具體位置，將排污轉(zhuǎn)板固定在某一位置，并通過開啟排污閥實現(xiàn)精確定位排污的功能。

4 ZLSG-GⅡ型濾水器工作原理

4.1 機械工作原理

在濾水器正常工作時，電動所帶減速機不啟動，排污閥是關閉狀態(tài)。在滿足清污的要求時，下排污閥（也就是沉積物排污閥）將首先被打開，此時減速機將啟動工作，帶動濾水器內(nèi)布置的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)工作，使排污轉(zhuǎn)筒逐一與每個過濾筒的排污孔聯(lián)通。此外，由于過濾筒的進水口已封閉，因此內(nèi)部就形成了一個比較密封的環(huán)境。在這種環(huán)境下，沉積在被封閉過濾筒內(nèi)的部分懸浮物合沉積物通過其他的過濾筒過濾后的清潔水進行反沖洗，并隨著已經(jīng)打開的下排污閥排出。

4.2 電氣控制原理和特點

定時起動：通過現(xiàn)地控制柜的PLC的內(nèi)部時間繼電器來定時的啟動減速機和排污閥。即減速機啟動，排污閥就開起。（定時排污時間默認設定為5h）若采用定位排污，濾水器運行5h后，現(xiàn)地控制柜的PLC啟動減速機及定位排污裝置，當排污轉(zhuǎn)板與濾水器濾芯進水口重合時，減速機停止，同時，排污轉(zhuǎn)板定格在此位置，該濾芯排污30s后，再次啟動減速機，當所有濾芯排污完成后，一個定位下排污過程結(jié)束。減速機停止，排污閥關閉。濾水器運行5h后，上排污閥打開，自動排污5min后，一個完整的上排污過程結(jié)束。而定時啟動排污，上下排污是交替進行。

差壓控制起動：通過布置在濾水器外殼上的進口、出口壓差傳感器，來自動的控制減速機和排污閥的起動與停止，自動進行清污、排污。差壓動作值默認設定為0.04MPa。若采用定位排污，排污過程同定時排污相同。通過差壓啟動排污，上下排污交替進行。

手動控制起動：通過布置在現(xiàn)地控制柜面板上的按紐，來手動控制電機減速機及上排污閥、下排污閥的開啟和關閉。如果采用定位排污，則排污過程同定時排污相同。

故障保護功能：當減速機出現(xiàn)故障或過力矩的情況時，或者排污閥過力矩的情況時，或者差壓過高的情況時都設置有可靠的安全保護措施以及故障報警，響鈴及通過PLC上送故障信號，同時在現(xiàn)地控制柜面板上，故障指示燈相應被點亮。

5 常見故障診斷與排除（表1）

6 結(jié)語

筆者所在的四川大唐國際甘孜水電有限公司長河壩水電站（2600MW）、黃金坪水電站（850MW）均采用了ZLSG系列的全自動濾水器。在已全部投產(chǎn)發(fā)電近4年的時間中，該ZLSG系列全自動濾水器能很好的適應大渡河流域的特殊水情，特別是較多漂浮物的情況。并在服役期間未發(fā)生過濾水器由于設計，結(jié)構(gòu)，工作方面的問題。運行安全，穩(wěn)定，可靠，對兩級電站技術供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著不可磨滅的重大貢獻。

以上僅針對ZLSG系列全自動濾水器的結(jié)構(gòu)及性能特點做了淺析和論述，意在通過分析尋求有效的節(jié)能降耗途徑，滿足國內(nèi)各流域水情的清污需要，提高清污能力及效率，降低電站濾水器檢修頻率，為進一步做好水電廠增發(fā)電量、安全穩(wěn)定運行起到一定作用。筆者認為在各流域水電站設計時，應對電站內(nèi)各用途濾水器的選擇，加以足夠重視并綜合考慮。

參考文獻

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