水電站進(jìn)水口攔污柵清污機(jī)改造設(shè)計(jì)

黃能聰

摘? 要：水電站進(jìn)水口攔污柵柵前常有污物堆積造成攔污柵堵塞，柵體前后形成較大的水位差，影響發(fā)電機(jī)組的出力和經(jīng)濟(jì)效益，常在攔污柵前設(shè)置反抓式懸吊清污機(jī)用于攔污柵柵前清污，但由于清污機(jī)抓斗張合控制工作方式的限制導(dǎo)致清污效果不佳。本文結(jié)合雍口電站進(jìn)水口清污機(jī)技術(shù)改造，論述將反抓式懸吊清污機(jī)清污爪的鋼絲繩傳動(dòng)控制改造為液壓傳動(dòng)控制從而提高清污機(jī)清污效率的方法和要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：反抓式懸吊清污機(jī);技術(shù)改造;液壓傳動(dòng)

一、工程概述

雍口電站位于福建尤溪下游，于1998年投產(chǎn)。常有大量樹枝、雜物、生活垃圾從上游流入壩區(qū)，積聚在進(jìn)水口攔污柵柵前造成攔污柵堵塞，影響機(jī)組出力和大壩安全，故于2006年在進(jìn)水口攔污柵前增設(shè)一臺(tái)反抓式懸吊清污機(jī)用于攔污柵柵前清污，清污機(jī)由上機(jī)架、下機(jī)架和清污爪組成。

二、存在問題

雍口電站進(jìn)水口攔污柵清污機(jī)為反抓式懸吊清污機(jī)，清污機(jī)通過鋼絲繩牽引下爪、上爪自重下落實(shí)現(xiàn)清污爪閉合操作，通過鋼絲繩牽引上爪、下爪自重下落實(shí)現(xiàn)清污爪張開操作。此清污爪張合控制方式存在閉合力矩不足、無自保持易受外力影響改變自身狀態(tài)的問題，導(dǎo)致清污機(jī)清污能力有限、效率低下。

三、改造思路及預(yù)期效果

清污機(jī)存在的問題均由清污爪通過鋼絲繩傳動(dòng)控制張合的方式引起，對(duì)清污機(jī)清污爪張合控制方式進(jìn)行改造，提高清污機(jī)的清污能力和清污效率。

利用液壓系統(tǒng)壓力大、保壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將原清污機(jī)清污爪張合控制方式由鋼絲繩傳動(dòng)控制改造為液壓控制張合，不僅能增大清污爪閉合力矩，還能有效保持清污爪狀態(tài)不受外力影響而改變狀態(tài)。

四、改造方案設(shè)計(jì)

1.清污機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理

進(jìn)行清污爪張合操作時(shí)，油泵電機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)同軸液壓油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生壓力油儲(chǔ)存于液壓油缸中，同時(shí)油路上的三位四通電磁換向閥對(duì)應(yīng)電磁閥動(dòng)作，可控制液壓油送油、回油方向，液壓油作用于液壓推桿內(nèi)活塞桿使其移動(dòng)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于清污機(jī)抓斗，從而實(shí)現(xiàn)抓斗張合。

圖1 液壓油系統(tǒng)工作原理示意圖

2.液壓系統(tǒng)主要元件布置及功能

（1）組合式液壓站

組合式液壓站是液壓控制系統(tǒng)的動(dòng)力源，安裝于下機(jī)架平臺(tái)。組合式液壓站將油泵電機(jī)、齒輪油泵、油箱、壓油缸等部件組合安裝于一體，可節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)空間，減少人工維護(hù)量。

進(jìn)行清污機(jī)張合操作時(shí)，油泵電機(jī)得電運(yùn)行帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，泵從油箱中吸油后打油，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能，為清污爪張合動(dòng)作提供動(dòng)力。

（2）液壓閥組

液壓閥組安裝于組合式液壓站進(jìn)出口處，由一個(gè)三位四通M型電磁換向閥和一個(gè)可調(diào)溢流閥組成。

三位四通M型電磁換向閥有三個(gè)工作位，自然狀態(tài)下處在中間截止位，進(jìn)行清污機(jī)張合操作時(shí)，不同電磁閥動(dòng)作，可切換閥塊工作位而改變油路方向，從而實(shí)現(xiàn)清污爪張合;可調(diào)溢流閥可通過調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整油路過油量從而控制液壓油壓力，當(dāng)液壓油壓力大于溢流閥調(diào)整值時(shí)，多余的液壓油會(huì)經(jīng)溢流閥流回油箱，保證液壓系統(tǒng)的安全工作。

（3）液壓推桿

液壓推桿是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行器，為防止清污爪容積受到影響，兩個(gè)液壓推桿分別裝設(shè)在清污機(jī)抓斗兩側(cè)。

單個(gè)液壓推桿的最大力矩為8t，通過連接桿分別與清污爪上、下爪臂連接，液壓推桿有上下油腔，通過電磁換向閥改變液壓油進(jìn)出油方向，使液壓推桿一側(cè)油腔進(jìn)油、另一側(cè)油腔回油以控制液壓推桿內(nèi)活塞桿上下移動(dòng)，活塞桿通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上下爪臂完成相應(yīng)動(dòng)作從而實(shí)現(xiàn)清污爪張合。

（4）高壓油管及卷管裝置

高壓油管用于組合式液壓站和液壓推桿之間傳輸液壓油，因組合式液壓站設(shè)置于下機(jī)架、液壓推桿裝于清污爪兩側(cè)需下到水下25米處，故設(shè)置兩根30米長(zhǎng)的高壓油管用于送油和回油。

為保證高壓油管隨清污爪升降正常收放，在下機(jī)架平臺(tái)兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)卷管盤用于油管收納。卷管盤可實(shí)現(xiàn)收放油管的同時(shí)不影響液壓油的傳輸;在卷管盤的旋轉(zhuǎn)軸一端上裝設(shè)同步電機(jī)組（含電機(jī)、渦輪減速機(jī)、偶合器）作為動(dòng)力源帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清污機(jī)抓斗上升時(shí)，電機(jī)運(yùn)行通過減速機(jī)帶動(dòng)卷管盤旋轉(zhuǎn)，將油管卷入盤中;抓斗下降時(shí)，電機(jī)不動(dòng)作，油管由清污爪通過細(xì)鋼絲繩牽引下放。

同步發(fā)電機(jī)組中渦輪減速機(jī)具有減速、增大轉(zhuǎn)矩的功能，通過一定減速比得到同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)油管與清污爪的同步上升;偶合器可優(yōu)化電機(jī)起動(dòng)性能，也可在油管卡阻時(shí)防止電機(jī)過載。

3.電氣控制回路設(shè)置

（1）油泵電機(jī)控制

油泵電機(jī)為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行清污爪張合操作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓力油，因此需確認(rèn)好油泵正常運(yùn)行方向時(shí)的電源相序（正序），將清污機(jī)清污爪張合控制接觸器上端以正相序并聯(lián)接入電源，下端同相序并聯(lián)接至油泵電機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)行清污爪張合操作時(shí)，油泵電機(jī)均可以正常運(yùn)行。

（2）電磁換向閥控制

電磁換向閥不同電磁閥動(dòng)作可改變油路方向，最終實(shí)現(xiàn)清污爪張、合操作。分別將清污爪張、合控制接觸器的動(dòng)合觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）與對(duì)應(yīng)的電磁閥線圈串聯(lián)，即在進(jìn)行清污爪張合操作時(shí)，對(duì)應(yīng)電磁閥動(dòng)作，油路按正確方向?qū)ā?/p>

（3）卷管盤同步電機(jī)控制

同步電機(jī)在清污爪上升時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)卷管盤旋轉(zhuǎn)對(duì)油管進(jìn)行同步收納，故新增一個(gè)交流接觸器用于同步電機(jī)控制，接觸器線圈控制回路與清污爪上升控制接觸器的動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)，即清污機(jī)上升時(shí)，該接觸器線圈同時(shí)得電、主回路接通，同步電機(jī)動(dòng)作。

五、結(jié)語

反抓式電動(dòng)懸吊清污機(jī)因其工作方式局限性導(dǎo)致清污效果不佳，雍口電站清污機(jī)改造后有效增大其清污爪閉合力矩、爪臂狀態(tài)自保持能力，在小范圍改造的情況下提高清污機(jī)性能、提升清污效率，對(duì)裝有該種形式清污機(jī)的水電站具有借鑒意義。