回建文, 吳瑞壽, 劉瑞廷, 高海龍

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；2.井陘縣張河灣水庫管理處，河北 井陘 050300；

3.井陘縣景莊水電開發(fā)有限公司，河北 井陘 050300)

?

自動(dòng)攔污柵在景莊水電站的應(yīng)用

回建文1, 吳瑞壽2, 劉瑞廷2, 高海龍3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；2.井陘縣張河灣水庫管理處，河北 井陘 050300；

3.井陘縣景莊水電開發(fā)有限公司，河北 井陘 050300)

摘要：河床以及渠道式水電站常常由于樹枝、樹葉、雜草、生活垃圾等夾帶在水流中，不僅影響機(jī)組出力，危害機(jī)組安全運(yùn)行，甚至造成機(jī)組報(bào)廢，而且隨時(shí)都可能堵塞前池?cái)r污柵，引起潰渠事故。這已成為這類電站的一件棘手問題，在春秋兩季尤為突出，以往只能用人工打撈的方式，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且危險(xiǎn)性很大。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，研制成功了自動(dòng)攔污柵，由立傳裝置、平傳裝置、提升裝置、控制系統(tǒng)和檢修橋等幾部分組成，采用壓力控制、水位差控制和時(shí)間控制3種工作模式，每種模式都可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。在攔污柵控制系統(tǒng)中，共設(shè)計(jì)了過壓、過水位差、電機(jī)過載、跳閘和手動(dòng)提升5重保護(hù)。經(jīng)過2 a多的運(yùn)行，狀態(tài)良好，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)之初的目標(biāo)。圖2幅。

關(guān)鍵詞：水電站；攔污柵；改造；自動(dòng)控制；工作模式；保護(hù)裝置

1概述

近年來，隨著國家對(duì)綠色環(huán)保能源的投入力度加大，各地紛紛興起一大批水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等清潔能源項(xiàng)目。景莊水電站就是國家“十一五”農(nóng)村電氣化規(guī)劃中的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。電站位于河北省井陘縣景莊村北，裝機(jī)為2臺(tái)800 kW臥式水輪發(fā)電機(jī)，壓力水頭93 m，利用張河灣水庫棄水發(fā)電，引水渠道長17 km。由于引水渠道長，一些樹枝、樹葉、雜草、生活垃圾等也夾帶在水流中，順壓力管道進(jìn)入水輪機(jī)，有的能隨水流排出，有的則干脆留在水輪機(jī)中。引水渠的漂浮物問題不僅影響機(jī)組出力，危害機(jī)組安全運(yùn)行，甚至造成機(jī)組報(bào)廢，而且隨時(shí)都可能堵塞前池?cái)r污柵，引起潰渠事故。這個(gè)問題已成為電站的一件棘手問題，在春秋兩季尤為突出。以往只能用人工打撈的方式，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且危險(xiǎn)性也很大。

工程技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)研究試驗(yàn)，結(jié)合引水渠實(shí)際，在電站前池前制作了1套自動(dòng)攔污柵，經(jīng)過試運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期目的。處理后的水中已不再有直徑大于2 cm的漂浮物，只有一些碎花和木屑。攔污柵最大的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)是假設(shè)各種突發(fā)情況，通過采取各種保護(hù)措施，確保引水渠不出現(xiàn)潰渠事故，確保渠下的村莊、民房、耕地安全。

2工作原理

自動(dòng)攔污柵主要由立傳裝置、平傳裝置、提升裝置、控制系統(tǒng)和檢修橋等幾部分組成。立傳裝置寬度與渠道寬度一致，呈45°，并高出兩側(cè)渠墻。平傳裝置橫跨在渠道的兩側(cè)渠墻上，位于立傳裝置下游側(cè)，其工作原理就是電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速器驅(qū)動(dòng)立傳裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。立傳裝置上的鐵絲網(wǎng)和齒耙將渠道中的漂浮物掛住并向上輸送，到一定位置后，通過梳理裝置和沖洗裝置將漂浮物轉(zhuǎn)移至平傳裝置，電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速器驅(qū)動(dòng)平傳裝置將漂浮物輸送至渠道外的指定地點(diǎn)。

3自動(dòng)攔污柵的工作模式

自動(dòng)攔污柵共設(shè)計(jì)壓力控制、水位差控制和時(shí)間控制3種工作模式，每種模式都可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制。

3.1壓力控制模式

渠道中的雜物在水流作用下會(huì)對(duì)攔污柵產(chǎn)生一定的壓力，雜物越多壓力就越大。根據(jù)這一特性，在立傳框架上安裝了壓力傳感器，當(dāng)水流中夾帶的雜物對(duì)立傳裝置產(chǎn)生壓力并達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器通過控制器啟動(dòng)攔污柵。當(dāng)壓力值低于壓力傳感器設(shè)定值時(shí)，攔污柵即自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，設(shè)定倒計(jì)時(shí)的目的是為了徹底撈凈攔污柵前的雜物。

3.2水位差控制模式

攔污柵前如果有雜物堵塞，渠道中的水位會(huì)雍起，形成上下水位差。水位差控制就是根據(jù)這一特性，在攔污柵前后安裝了水位傳感器，當(dāng)攔污柵上下游形成水位差，并且達(dá)到設(shè)定差值時(shí)，攔污柵就會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)水位差回落低于設(shè)定值時(shí)，攔污柵即自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)倒計(jì)時(shí)狀態(tài)。

3.3時(shí)間控制模式

如果渠道中的雜物較少，長時(shí)間達(dá)不到壓力設(shè)定值和水位差設(shè)定值或壓力傳感器和水位傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，時(shí)間控制模式啟動(dòng)；其工作原理就是安裝了1臺(tái)時(shí)間控制器，提前設(shè)定開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，攔污柵會(huì)按照設(shè)定時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)和停止。

以上3種工作模式不分先后，互不影響，互不干擾。一種工作模式工作，另外兩種模式備用；一種工作模式失靈，另兩種工作模式自動(dòng)投入工作；假如3種工作模式都失靈，警報(bào)器報(bào)警，提升保護(hù)裝置投入工作。3種工作模式都有延時(shí)和定位停機(jī)功能，延時(shí)停機(jī)是為了徹底打撈攔污柵前的雜物；定位停機(jī)是攔污柵在停機(jī)時(shí)始終停在設(shè)計(jì)好的停機(jī)位置，因?yàn)閿r污柵底部與渠底有一定縫隙，為了防止雜物從縫隙中通過，停機(jī)時(shí)正好將立傳裝置上的齒耙擋在縫隙間(見圖1、圖2)。

圖1　自動(dòng)攔污柵立傳裝置

圖2自動(dòng)攔污柵平傳裝置

4自動(dòng)攔污柵的保護(hù)裝置

在攔污柵控制系統(tǒng)中，共設(shè)計(jì)了過壓、過水位差、電機(jī)過載、跳閘和手動(dòng)提升5重保護(hù)，只要有一種保護(hù)現(xiàn)象出現(xiàn)，就說明渠道中的雜物過多或機(jī)器有故障，容易出現(xiàn)潰渠事故，控制器上方的警報(bào)器就不斷發(fā)出報(bào)警聲，提醒工作人員采取應(yīng)急措施；同時(shí)提升裝置投入工作，優(yōu)先保證渠道安全。

4.1過壓保護(hù)

雜物對(duì)立傳裝置的壓力逐步增大，超過工作設(shè)定值達(dá)到壓力保護(hù)設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器會(huì)通過控制器，停止攔污柵工作；并由提升裝置將立傳裝置提出水面，雜物和水流順利通過攔污柵，保證渠道安全。

4.2水位差保護(hù)

當(dāng)渠道中的雜物過多，攔污柵打撈不及，或壓力傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，水位差保護(hù)裝置就投入工作。它還是利用攔污柵上下游安裝的水位差傳感器來控制攔污柵。當(dāng)攔污柵上下游水位差超過水位差傳感器設(shè)定值，水位差傳感器通過信號(hào)線通知控制器，停止攔污柵工作，并啟動(dòng)提升裝置將立傳裝置提出水面，防止?jié)⑶鹿拾l(fā)生。

4.3過載保護(hù)

為了防止各部位的電動(dòng)機(jī)因故障或機(jī)械原因?qū)е鲁d，不至于發(fā)生更加嚴(yán)重的事故，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都安裝了過載保護(hù)裝置；電動(dòng)機(jī)過載后會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)警報(bào)聲。

4.4跳閘保護(hù)

攔污柵主要有4路用電設(shè)備，分別是立傳裝置、平傳裝置、水泵和提升裝置，它們工作時(shí)是一個(gè)整體，缺了任何一路，其他3路都不會(huì)正常工作或無安全保護(hù)措施。所以當(dāng)任一路用電設(shè)備出現(xiàn)過載或故障導(dǎo)致跳閘斷電時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，其他3路也不會(huì)投入工作。

4.5手動(dòng)提升保護(hù)

當(dāng)總電源出現(xiàn)故障，攔污柵不能工作時(shí)，手動(dòng)設(shè)施可將立傳裝置提出水面，采用人工打撈方式。

5結(jié)論

自動(dòng)攔污柵經(jīng)過2 a多的運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初的目標(biāo)，處理后的水中已不再有直徑大于2 cm的漂浮物，只有一些碎花和木屑。攔污柵不僅效率高，而且可假設(shè)各種突發(fā)情況，通過采取相應(yīng)保護(hù)措施，確保引水渠不出現(xiàn)潰渠事故，確保引水渠下的村莊、民房、耕地安全，同時(shí)還解放出了大量的勞動(dòng)力，在減少人員安全事故方面作用尤為突出。

參考文獻(xiàn)：

[1]王天保.三門峽水電站汛期攔污柵清污系統(tǒng)改造與綜合清污措施探討[J].1995(12):48_50.

[2]沈龍保，程士林.小型水電站攔污柵的改造[J]. 江西水利科技, 2001, 27(3):155_157.

[3]賴添生，羅永濟(jì)，林元平.下壩水電站攔污柵改造的實(shí)踐與效果[J].水利科技, 1999(1):19_21.

[4]W.拉德休伯. 攔污柵清污設(shè)備的改造和自動(dòng)化[J]. 楊紀(jì)元，譯，楊超，校. 國際水力發(fā)電, 2005(3):23_25.

[5]何德鋒，章漢軍.攔污柵清污設(shè)施的選擇與應(yīng)用[J].小水電, 2009(4):41_43.

[6]劉興斌，涂磊，彭岳輝.水電站清污系統(tǒng)的改造及效果分析[J].電力安全技術(shù), 2014, 16(9)：28_30.

■

責(zé)任編輯吳昊

作者簡介：回建文(1997-)，男，在讀大學(xué)生，研究方向：水利水電工程。E_mail:hsg1957@163.com

收稿日期：2016-01-05