潘學(xué)科

【摘 要】我國早期建造的電站大多未設(shè)攔污柵清污設(shè)備，而采用汽車吊撈和清污船兩種清污方式，工作量大，工作效率低且勞動條件惡劣，清污效果不理想。甚至通過采用開閘放水方式進行清污，大大浪費水資源，且污染下游水資源，得不償失。為保證水電站安全可靠運行、經(jīng)濟效益最大化，實現(xiàn)清污機械化勢在必行，本文針對多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機在水電站的應(yīng)用進行分析探討。

【關(guān)鍵詞】攔污柵 安全可靠 清污機 多功能 全自動

【Abstract】China's early power stations built mostly without raking equipment，and And the use of truck crane and clean sewage two kinds of way， are of great workload， and the work efficiency is low and labor conditions are bad， and the pollution effect is not ideal. Even the clean-up by sluice way， is a waste of water resources， and pollution downstream， the loss outweighs the gain.In order to ensure the safe and reliable operation of hydropower station， economic benefit maximization， to achieve cleaning mechanism is imperative， this paper for multifunctional CD type automatic bridge hydraulic grab cleaning machine in application of hydropower station are analyzed and discussed in this paper.

【Keywords】trash rack；safe and reliable；cleaning machine； multi-function； fully automatic

隨著國家經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，水電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，水電站進水口前經(jīng)常堆積大量污物，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(dǎo)致水頭降低，機組出力減少，影響發(fā)電效益；重則會損壞攔污柵結(jié)構(gòu)，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，汛期的停機清污和攔污柵的安全運行成為汛期制約發(fā)電的重要問題[1]。本文針對上述問題，以某水電站為例，其采用多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機，并通過漂浮式攔污柵的整改工程，有效改善了水電站的攔污效果，消除堵塞物對水電站的影響。

1多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機系統(tǒng)簡介

1.1多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機結(jié)構(gòu)組成及適用范圍

多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機主要用于清除水中的粗大漂浮物，如：樹木、雜草、垃圾、纖維、橡塑物等。該清污機適用于大、中型水電站的進出水口處，可滿足多種工況的清污需要，具有良好的清污能力，達到了國內(nèi)一流的清污效果，遍布國內(nèi)外數(shù)十座電站，對減少電站水頭損失、提高機組發(fā)電效率和保障機組安全運行發(fā)揮著重要作用。

多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機由支柱及導(dǎo)軌、載重滑車、抓斗裝置、電控系統(tǒng)四部份組成[2]，如圖1-1所示；

（1）支柱及導(dǎo)軌。支柱由鋼板卷割而成，支撐整個導(dǎo)軌和清污機的重量，行走導(dǎo)軌也用鋼板制成，為安裝在滑車上的減速電機、滑輪、纜繩滾筒以及抓斗提供支撐，并滿足載重滑車的行走。

（2）載重滑車。行走系統(tǒng)：由減速電機、行走滑輪，水平支撐滑輪等組成，行走滑輪直接安裝在減速電機齒輪箱的輸出軸上，經(jīng)一對自由支撐滑輪，保持滑車與導(dǎo)軌之間的平衡?？刂苹囇匦凶哕壍浪竭\行。升降系統(tǒng)：由升降減速電機、纜繩、滾筒等組成，控制抓斗上升、下降。

（3）單側(cè)液壓抓斗裝置。單側(cè)液壓抓斗裝置包括油箱液壓泵、高壓油管路、活塞等液壓控制系統(tǒng)及不銹鋼抓斗本體與鋼絲繩提升裝置，懸掛在滑車下方，在滑車下部裝有防止抓斗水平方向晃動的平衡裝置，當(dāng)抓斗被提升至頂部時保證滑車行走穩(wěn)定，防止抓斗搖晃。

（4）電控系統(tǒng)。電動與自動控制回路，繼電保護，信號報警等電氣控制系統(tǒng)安裝在一個電控箱內(nèi)。自動控制由PLC編程實現(xiàn)。可以通過觸摸屏設(shè)定時間或液位差來啟動和控制清污機的工作，所有電控線纜全部布置在支柱和行走導(dǎo)軌內(nèi)，故障信號報警器裝在支柱上。

圖1-1 多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機結(jié)構(gòu)示意圖

1.2多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機工作原理[3]：

（1）自動控制：多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機通過PLC設(shè)置定時或者攔污柵的柵差兩種工作方式啟動清污機自動運行。當(dāng)柵差信號到達啟動值或者時間繼電器到達預(yù)定時間值時，驅(qū)動載重滑車，當(dāng)?shù)竭_預(yù)定格柵除渣位置后，啟動提升機構(gòu)，使清污抓斗沿軌道下行，同時液壓裝置張開抓斗；當(dāng)液壓抓斗抵達設(shè)定位置時，預(yù)設(shè)高程控制系統(tǒng)發(fā)出停機，并下達閉合抓斗工作指令，使液壓按照預(yù)定的閉合角度關(guān)閉弧形齒耙撈渣，且下令提升電機提升液壓抓斗；液壓抓斗到達預(yù)設(shè)提升高度后，將污物送入垃圾箱內(nèi)，由此完成一個格柵清污的過程。如圖1-2所示。

（2）電操控制：通過操作按鈕盒上的按鈕控制滑車沿軌道行走至任意位置，將抓斗下放，抓斗插進攔污柵柵片之間，利用抓斗的自重將渣物刮下，通過控制抓斗的合攏將渣物抓取，然后提升出水面，將滑車移動至渣物排放區(qū)放下渣物。

圖1-2 多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機工作原理示意圖

1.3多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機性能特點

（1）多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機是集橋機和清污機于一體的起重機械，該機既可以用于起吊閘門、攔污柵，也可以配備清污抓斗對攔污柵進行清污的工作，實現(xiàn)一機多能；

（2）多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機打破了傳統(tǒng)的設(shè)計，采用了許多新技術(shù)，自動化程度高，全部工作過程可通過手動控制、無線控制、時間控制、液位差控制，實現(xiàn)全自動/半自動控制，同時還可以實行遠程監(jiān)控操作，實現(xiàn)了無人值守；

（3）行車導(dǎo)軌上裝有限位感應(yīng)位置，可使滑車準(zhǔn)確停止在每個抓污點處抓污，一臺移動抓斗清污機可服務(wù)于多組格柵；

（4）液壓抓斗的開閉采用液壓系統(tǒng)控制，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，除污效率高，無渣物回落現(xiàn)象；

（5）設(shè)有自動定位卸料信號裝置，垃圾直接放到排放區(qū)，無需輸送裝置，行車導(dǎo)軌橫跨在取水口上方，工作平臺干凈整潔；

（6）保護及報警措施：本清污機控制系統(tǒng)設(shè)有提升電機、行走電機過載，松繩等故障判斷，并設(shè)有相應(yīng)保護，且在面板觸摸屏有針對故障顯示。

（7）耗電量低，節(jié)約能源，降低運行成本；

（8）無永久性浸泡部件，耐腐蝕性強，使用壽命長，減少了設(shè)備的維護；

（9）清污深度可達50m以上，工作負荷在250公斤到3000公斤之間。

2多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機日常維護與注意事項

多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機在枯水期基本上不使用，平時應(yīng)作好攔污柵清污機械檢修保養(yǎng)工作，在豐水期到來前應(yīng)安排檢修和試啟動，并列入汛前檢查項目，確保清污裝置隨時能正常投入使用，還應(yīng)根據(jù)攔污柵使用情況，在枯水期進行檢修。

2.1多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機日常維護【4】

多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機日常維護工作需要從兩方面進行，一個是清污機的維修檢查，還有一個是日常養(yǎng)護。清污機在使用過程中，會出現(xiàn)震動情況，輕微的振動我們可以忽略不計，但是如果振動頻率過大，為了避免影響正常工作，就需要及時找出故障發(fā)生原因，并且及時排除。

（1）清污機的所有滾動輪應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，并應(yīng)加注抗水性強的潤滑油或潤滑脂，并定期檢查是否需要補充或更換。

（2）定期檢查各感應(yīng)開關(guān)、行程開關(guān)是否完好。

（3）檢查清污機的鋼絲繩及其固定端是否牢靠和鋼絲繩的磨損情況。

（4）檢查清污機的所有構(gòu)建有無明顯變形，構(gòu)件間的連接是否可靠，連接螺栓有無松動，焊縫有無開裂等。

（5）檢查清污機的抓斗是否轉(zhuǎn)動靈活，并向轉(zhuǎn)軸中加注抗水性強的潤滑油或潤滑脂。檢查耙齒有無裂紋、焊縫開裂或斷齒現(xiàn)象。

（6）檢查清污機鎖定裝置是否準(zhǔn)確可靠，是否存在卡組。

（7）液壓站應(yīng)每2-3個月?lián)Q油一次（液壓油選用可降解生物液壓油，防止漏油時液壓油對水產(chǎn)生污染），運轉(zhuǎn)中必須保持規(guī)定的油位高度，不宜過多或過少，液壓油加至液位計高度的4/5.嚴禁缺油和反轉(zhuǎn)運行，否則將造成油泵干燒損壞。

2.2多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機清污注意事項

（1）在清理攔污柵的污物垃圾作業(yè)中，要配備專人認真觀察清污機的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)該立即停止作業(yè)并認真檢查及時處理。如果發(fā)現(xiàn)耙斗被卡住，必須立即停止運轉(zhuǎn)，防止攔污柵和清污機機械損壞。

（2）清污機工作裝置要在動水情況下工作，水流的流態(tài)對工作裝置的清理效果有著重要的影響。水流流速過大，流態(tài)紊亂時，清污效果就差。因此在清污機清理污物時，過柵流速最大不要超過1.25m/s，一般控制在1m/s左右最佳。

（3）一般攔污柵清污除根據(jù)攔污柵差壓信號為主要判據(jù)，也可通過對比同型機組同負荷下機組間調(diào)速器協(xié)聯(lián)關(guān)系的差異，當(dāng)導(dǎo)葉開度值相差達5 %時安排清污。

3多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機

該廠多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機以獨創(chuàng)的設(shè)計理念，采用多項先進技術(shù)，集橋機和清污機于一體，受到水電站的青睞，但仍有不足之處，為更好的滿足現(xiàn)階段水電站清污需求，還應(yīng)從以下幾個方面進行改進：

（1）水電站在設(shè)計和運行中，有特定的水頭、流速、流量、水流品質(zhì)等的核心參數(shù)要求，如果其能在不停水、甚至不減負荷的情況下完成水電站清污，將進一步提高水電站經(jīng)濟、安全和管理效益，因此應(yīng)針對此種情況進行改進，以實現(xiàn)在機組發(fā)電態(tài)時清污，提高其實用性。

（2）該廠多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機由于初期設(shè)計，只能垂直移動清污，不能前后移動清污，如果加裝水平運行接力器，則既可以垂直清污也可實現(xiàn)水平運行，增大清污面積，提高其清污能力，進一步改善清污效果。

（3）該廠多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機的液壓抓斗裝置為單側(cè)液壓，不能上下游抓斗聯(lián)動，可以通過改造增加雙爪聯(lián)動機構(gòu)實現(xiàn)雙抓聯(lián)動，使抓斗在工作時上下游斗爪可同步開閉。抓斗油缸伸縮時無擺動動作，供油管路可全部采用硬管連接，提高了工作的可靠性，并減少了維護費用。雙爪聯(lián)動結(jié)構(gòu)的抓斗開度可根據(jù)需要進行調(diào)整，使斗齒伸入攔污柵面的尺寸達到理想的要求，避免了斗齒和攔污柵產(chǎn)生干涉，并達到較好的清污效果。

4結(jié)語

以上僅針對多功能CD型全自動橋式液壓抓斗清污機的結(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，滿足多種工況的清污需要，提高清污能力，減少電站水頭損失，為進一步做好水電廠節(jié)水增發(fā)電量、安全穩(wěn)定運行起到一定作用。筆者認為在電站設(shè)計時，對攔污柵設(shè)計以及防污清污措施的選擇，應(yīng)加以重視并綜合考慮。

參考文獻：

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[2]陳冬生，孟遂民.水電廠液壓清污機設(shè)計和研究.水利電力機械，1990（5）：5.

[3]DL/T 5019—2004，水利水電工程啟閉機制造、安裝及驗收規(guī)范[S].

[4]機械工程手冊編輯委員會.機械工程手冊：起重機械[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.