厘金滩电厂#4机进水口拦污栅技术改造的必要性

吴庆全

【摘 要】拦污栅设计合理与否直接影响着水电站的运行及其经济效益，因拦污栅而引起的电站事故时有发生，本文简要说明厘金滩水电厂#4机组的拦污栅技改的必要性。

【关键词】拦污栅；回转式清污机；厘金滩水电站；必要性

0.概况

厘金滩水力发电厂位于广西柳州市三江侗族自治县（县城）古宜镇东面3公里的周坪和北溪口下游附近，是古宜河（三江县段）规划梯级电站开发之中间一级，上距木桐电站9公里，下距草头坪电站13公里，209、321国道二级公路经电厂生活区门口，交通十分便利。

厘金滩电厂总装机容量4X3.6MW，为轴流转浆式水轮机，电站坝址以上集雨面积4010平方公里，多年平均流量162立方米/s，保证出力（P=90%）3165千瓦，设计水头8.4米，设计上游水位161.00米，年设计发电量6820万千瓦时，多年平均发电量5600万度。1990年第一台机组开始发电，是一个运行20多年的老电厂，机组的自动化程低，由于往年技改力度不够，各种水工金属设备都存在不同程度的老化和腐蚀现象，机组进水口拦污栅尤为严重。4台机组的拦污栅已运行了20年之久，每个栏污栅都已严重腐蚀， 2004年在提#4机拦污栅时，拦污栅已严重变形，部分拉筋已脱焊，中间出现弯曲现象。

1.技改的必要性

（1）#4机组的拦污栅已运行多年，栏污栅腐蚀严重，部分栅格已腐蚀脱落形成大洞，大木头容易进入蜗壳，目前采用的栏污栅为老式普通拦污栅，没有配备自动和机械清污功能，每次清污都需人工将卡在栏污栅上的垃圾一勾一耙的清理，既费时又费力还存在极大的安全隐患。目前清理拦污栅方法将#1、#2泄洪闸门全开，将垃圾往外吸，人站在木排上用竹钩进行清理，对人身带来极大的安全隐患。同时清理不彻底，效率低，停机时间长，极大的影响机组的发电。另外拦污栅底部堆积淤泥和垃圾较多，影响机组过流，特别是汛期，大量树根、树枝、死动物及悬浮垃圾冲至库区，绝大部分垃圾冲入取水口，堵塞拦污栅，严重影响机组出力。穿过栅片的木块、树棒冲入水轮机蜗壳卡在导叶之间，引起水力不平衡，造成机组振动；操作导叶时常有剪断剪断销和导叶控制环抬起事故发生。电厂需要花大量人力捞渣，各台机组多次停机，处理剪断剪断销和导叶控制环抬起等故障；或进入蜗壳清理渣物。机组运行可靠性降低，电能损失大。

（2）厘金滩电厂上游有龙胜县和几个乡镇居民区，因此河流上的生活垃圾、树枝和稻草非常多。这是造成进水拦污栅堵塞主要原因。垃圾的影响一般来至于两种情况：一种是大块的垃圾，如枯木、树根等，这样的垃圾撞击拦污栅，轻则使栅条变形，重则撞破拦污栅，威胁机组的安全，这种垃圾很难清除，若不及时清除会影响电站出力；另一种是成片的漂浮垃圾，由于种种原因，河面漂浮垃圾容易集中连成片，当大片的漂浮垃圾进入电站流道时，在水流的推动下紧紧附在拦污栅上，在短短的几秒钟内，拦污栅的过流能力迅速降低，需要紧急停机清污，严重的会损坏机组或电气控制设备。

（3）厘金滩电厂于1987年动工建设，由于设计的原因将厂房建设在主河道上，河面上的垃圾沿着主河道直接进到机组拦污栅面上造成拦污栅堵塞，#4机尤为严重。进水口拦污浮筒只能挡着江面上的漂浮物。由于厘金滩是老电厂，水工建筑和机组布置格局早已经形成并使用了多年，拦污栅的改造不具备改变原格局的布置条件。根据厘金滩电厂进水口现有的水工建筑形式基础上，更换原来的拦污栅，以达增加机组出力和发电效益，保证人身安全。

（4）水工建筑物在机组进水口旁没设计有排沙孔，造成垃圾和污泥在拦污栅前长期存积，人工清理根本无法进行，造成拦污栅底部严重堵塞（#4机组被堵塞接近3米）。现在#4机拦污栅已不能提起。

（5）由于建厂时没设计有清污机，因此清理工作主要靠人工用竹耙进行，工作效率极低，清污工作不彻底，机组停机时间长，而且人在竹排上清理极不安全，随时有落水被洪水冲走的危险。且拦污栅从建厂到现在将近运行20年，每个拦污栅因时间久锈蚀严重，部分栅条受压变形或压断，使拦污栅原有的过流面积减小，加剧了对水流的阻碍作用，减少机组出力。

（6）通过技术改造更换机组进水口拦污栅，解决拦污栅严重腐蚀和变形问题，保证发电机组的安全运行；回转式清污机同时可以解决垃圾和污泥长期存积问题，可以增加发电机的可利用小时。

2.经济效益分析

现有拦污栅由于江面垃圾过多，拦污栅长期堵塞，造成极大的水头损失。为了达到最高效率的利用水能，清理拦污栅时入库流量须达400m3/s以上。以丰水期4-8月份5个月期间机组共需人工清理拦污栅最多达30次，每次清理需平均全部停机4个小时。以我厂1.44万千瓦的装机容量来计算，清理拦污栅的停机时间造成的发电量损失为：

（1）清理拦污栅停机损失电量=1.44×30×4=172.8万千瓦时

（2）丰水期流量小于400m3/s 时，无法开闸对机组进行清理拦污栅时的水头损失为1米时的出力损失。发电机出力和水头成正比，当水头减少1时发电机出力只带得3074KW，出力损失526KW。以4台机组丰水期120天电量损失为605.952万千瓦时。从近几年丰水期4台机组满载，平均负荷只有11500KW，相当于厘金滩电厂丰水期少一台机运行。

由以上两点可得出全年拦污栅造成综合损失电量为：

全年电量损失=172.8+605.952=778.752万千瓦时，则一台机损失为778.752÷4=194.668万千瓦时.

以每度电0.27元计算造成的直接经济损失约为53万元。

（3）将#4机原拦污栅更换为带HQ型回转式清污机的拦污栅，通过预算一台拦污栅更换技改总投资约90万元，虽然造价较高，但能带来极大的经济效益，不到两年就可以收回拦污栅投资成本。另外从节能降耗、安全可靠性和对环境的影响及经济效益等方面考虑是可行的。

3.带HQ型回转式清污机的拦污栅的特点

特点：回转式清污机是将拦污和清污结合为一体的固定式连续清污设备，可以将挡在拦污栅前的污物经过传动机构上回转的齿耙带到进水口平台上，保证过流面积保持不变。

优点：

（1）该机结构简单，整机刚性好、运行平稳、不易出故障、操作维修简便、清污效果好、效率高、耗能低、寿命长。

（2）无需人工进行清污，减少员工劳动强度，保证人身安全。

（3）改造后的拦污栅进水面积为原拦污栅的1.5倍减少水阻力，增加发电效率。

（4）清污无须停机能彻底解决拦污栅堵塞问题，极大增加机组的发电效率，每年可以保证有190多万千瓦时的发电量。

缺点：结构复杂，成本造价高，一次性投资大。

4.结束语

随着水轮机运行时间的增长，水电站进水口拦污栅前及栅条间的污物将逐渐增多，污物种类繁多，有杂草、树叶、树枝、树根、流水及动物尸体等，若不及时清除，拦污栅前后水位差可达数米，且#4号机拦污栅已严重变形，部分拉筋已脱焊和弯曲，轻则影响水轮机出力，重则可能压垮拦污栅，致使水电站停机，造成重大的经济损失。虽然改技造价较高，但能带来极大的经济效益，运行不到两年可以收回拦污栅投资成本。但从长远考虑有着良好的经济效益和社会效益。提高发电机的安全可靠性，减小了因拦污栅堵塞，造成发电机出力下降而造成的经济损失，相当于增加了上网电量，有良好的经济效益和社会效益，认为该项目具备了实施的必要性和可行性。 [科]

【参考文献】

[1]魏守平.现代水轮机调节技术.

[2]GB/T9652.2-2008.龚嘴水电站进水口拦污栅问题浅谈.