張會(huì)霞 謝其志 陳凱慶 葉凌

1.江蘇海洋大學(xué)，中國(guó)·江蘇 連云港 222005

2.連云港久盛電力輔機(jī)有限公司，中國(guó)·江蘇 連云港 222000

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重，特別是水污染日益加劇。水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施，又稱(chēng)水電廠，它包括為利用水能生產(chǎn)電能而興建的一系列水電站建筑物及裝設(shè)的各種水電站設(shè)備，利用這些建筑物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調(diào)節(jié)天然水流的流量，并將它輸向水輪機(jī)，經(jīng)水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，將集中的水能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)變壓器、開(kāi)關(guān)站和輸電線路等將電能輸入電網(wǎng)，有些水電站除發(fā)電所需的建筑物外，還常有為防洪、灌溉、航運(yùn)、過(guò)木、過(guò)魚(yú)等綜合利用目的服務(wù)的其他建筑物，這些建筑物的綜合體稱(chēng)水電站樞紐。濾水器作為解決水質(zhì)污染的最佳選擇，在水電站、化工、印染、造紙等行業(yè)的供用水管道上應(yīng)用非常廣泛。作為新型水力發(fā)電廠，不僅需要一批優(yōu)秀的技術(shù)人才，而且還要保證設(shè)備高效率穩(wěn)定運(yùn)行程度，是至關(guān)重要的因素。

水電站用水通常包含三個(gè)方面，即技術(shù)供水、消防供水和生活供水。水電站對(duì)用水的要求一般包括水質(zhì)、水量、水溫及水壓。分析供水條件的諸多要求，其中水量是保證，而水質(zhì)是前提，水溫水壓則是要求。由此可見(jiàn)，水質(zhì)的要求十分重要。尤其一些水電站的過(guò)流式機(jī)組，考慮泥沙、垃圾等雜質(zhì)的影響，如何保證供水質(zhì)量的安全可靠是非常重要的保障環(huán)節(jié)。所以確保水電站的各種供水質(zhì)量是保障一個(gè)水電站穩(wěn)定安全運(yùn)行的先決條件。而濾水器作為一個(gè)電站保障水質(zhì)的設(shè)備，其性能穩(wěn)定、效率良好、可靠運(yùn)行，是保障一個(gè)水電站穩(wěn)定安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)[1-3]。

然而目前的水電站用的濾水器技術(shù)還不夠成熟和完善，濾水器過(guò)濾產(chǎn)生的雜質(zhì)難以集中清理，影響整個(gè)濾水器的效果[4-5]；而且濾水器內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)定期維護(hù)的周期較短，使得濾水器的效率較低[6-8]，基于此，研究設(shè)計(jì)了一種水電站專(zhuān)用濾水器，以解決上述問(wèn)題具有實(shí)際意義。

2 技術(shù)改進(jìn)措施

根據(jù)當(dāng)前實(shí)際市場(chǎng)需求和水電站水質(zhì)的實(shí)際要求，針對(duì)現(xiàn)有水電站用濾水器的技術(shù)不足，在綜合分析、研究、實(shí)踐的基礎(chǔ)之上，對(duì)濾水器進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究，以提高工作效率、運(yùn)行周期和使用壽命為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出一種新型水電站專(zhuān)用濾水器。

2.1 改進(jìn)方案

進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的新型水電站專(zhuān)用濾水器結(jié)構(gòu)，如圖1所示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在主體箱的底部，轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端，轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接在主體箱的左、右內(nèi)壁之間，錐齒輪安裝在轉(zhuǎn)軸的頂部，轉(zhuǎn)動(dòng)桿上也安裝有錐齒輪，且錐齒輪之間相嚙合，凸輪盤(pán)固定連接在轉(zhuǎn)動(dòng)桿上，且凸輪盤(pán)設(shè)有兩組，浮板活動(dòng)設(shè)置在主體箱的內(nèi)腔，第一過(guò)濾網(wǎng)鑲嵌在浮板的中間位置，且第一過(guò)濾網(wǎng)的頂面抵在凸輪盤(pán)的下端，支撐板固定連接在主體箱的內(nèi)腔，且位于轉(zhuǎn)動(dòng)桿的上方，第二過(guò)濾網(wǎng)安裝在支撐板的中間位置。

圖1 水電站專(zhuān)用濾水器結(jié)構(gòu)示意圖

除雜機(jī)構(gòu)包括連接板、彎折板、刮板、除雜室、第三過(guò)濾網(wǎng)、連接管、循環(huán)泵，連接板固定連接在轉(zhuǎn)軸的外側(cè)，彎折板固定連接在連接板遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，刮板固定連接在連接板的下端，主體箱的底部設(shè)有通孔，除雜室安裝在主體箱的底部，且與通孔的下端連通，第三過(guò)濾網(wǎng)安裝在除雜室的內(nèi)腔，循環(huán)泵安裝在主體箱的右側(cè)，且與除雜室的下端通過(guò)管道連通，連接管的一端連通在循環(huán)泵的輸出端，另一端延伸至主體箱內(nèi)腔的第一過(guò)濾網(wǎng)上方。

主體箱的左側(cè)連通有進(jìn)水管，且進(jìn)水管的末端豎直向上，進(jìn)水管上還安裝有單向閥，主體箱的右側(cè)上方連通有排水管，且排水管的末端位于第二過(guò)濾網(wǎng)的上方。連接板設(shè)有四組，均勻分布在轉(zhuǎn)軸的外側(cè)，刮板設(shè)有兩組，間隔分布在相鄰兩組連接板之間，通孔的開(kāi)口面積小于刮板的投影面積。除雜室的右側(cè)設(shè)有排料管，且排料管的輸入端位于第三過(guò)濾網(wǎng)的上方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，技術(shù)改進(jìn)后的有益效果是：新型設(shè)計(jì)的過(guò)濾機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)浮板的升降，使得第一過(guò)濾網(wǎng)的位置周期變化，從而使得底部過(guò)濾產(chǎn)生的雜質(zhì)通過(guò)連接板的頂端刮下，并隨著刮板推向通孔，進(jìn)入除雜室內(nèi)集中處理，且進(jìn)入除雜室的水可以通過(guò)循環(huán)泵泵回主體箱內(nèi)，使得整個(gè)濾水器能夠繼續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，保證濾水效果的同時(shí)，提高濾水效率。

2.2 工作原理

裝置通過(guò)外接電源給裝置內(nèi)的電器元件提供電能，并通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制它們的開(kāi)閉。使用時(shí)，首先通過(guò)進(jìn)水管連通水電站的水源，并打開(kāi)單向閥，水順利流入主體箱內(nèi)，經(jīng)過(guò)第一過(guò)濾網(wǎng)和第二過(guò)濾網(wǎng)的過(guò)濾后，在上方被排水管抽吸排出（排水管的末端連接有抽吸裝置），過(guò)濾期間，通過(guò)打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)它的傳動(dòng)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)桿上的凸輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)浮板上下浮動(dòng)，浮板下移時(shí)，會(huì)使得連接板的頂部與第一過(guò)濾網(wǎng)的底面接觸，且隨著連接板的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)使得附著在第一過(guò)濾網(wǎng)底面的雜質(zhì)被清掃下來(lái)。同時(shí)，刮板會(huì)將雜質(zhì)推至通孔內(nèi)，并進(jìn)入除雜室，當(dāng)刮板位于通孔上方時(shí)，可以使得除雜室頂部給遮擋封閉。此時(shí)，打開(kāi)循環(huán)泵，將第三過(guò)濾網(wǎng)下方的水泵回主體箱內(nèi)，使得除雜過(guò)程中誤入除雜室的水源重新回到主體箱，避免浪費(fèi)，且可以通過(guò)排料管排出濾出的雜質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的新型水電站專(zhuān)用濾水器具有如下優(yōu)點(diǎn)。第一，原理合理。利用網(wǎng)孔將顆粒物截留在濾網(wǎng)的內(nèi)表面。濾網(wǎng)采用特殊的編織工藝，最高過(guò)濾精度可達(dá)到15μm，而且有效過(guò)濾面積大，其巧妙的設(shè)計(jì)用很小的吸嘴產(chǎn)生較強(qiáng)吸力。第二，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。一個(gè)本體、一套濾網(wǎng)、一套清洗機(jī)構(gòu)、一套水力控制系統(tǒng)組成一個(gè)全自動(dòng)濾水器，處理水量大，安裝占地面積小。第三，維護(hù)便捷。本體和端蓋使用螺栓連接，設(shè)備需要維護(hù)時(shí)，打開(kāi)后只要將濾網(wǎng)抽出沖洗或更換就可以。第四，節(jié)能環(huán)保耐用。電能消耗少，反清洗耗水量低（小于過(guò)濾水量的1%），而且在反清洗時(shí)不斷流，耐腐蝕能力非常強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)的日益進(jìn)步，對(duì)于濾水器的要求也越來(lái)越高，論文中所設(shè)計(jì)的上進(jìn)下出式新型水電站專(zhuān)用濾水器工作原理合理可行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于清理維護(hù)，節(jié)能耐用，必將有更廣泛的應(yīng)用。