惠州市潼湖围东岸泵站更新改造工程拦污栅相关问题研究

刘志辉

（惠州市水电建筑工程有限公司 广东 惠州 516000）

1 工程介绍

广东省惠州市潼湖围东岸泵站为大（2）型泵站，东岸泵站是潼湖围内唯一的提水泵站，其主要任务是抽排围内洪水，使围内免受洪涝灾害，确保围内工农业正常生产和人民生命财产的安全。惠州市潼湖围东岸泵站更新改造工程施工任务是拆除工程范围内原有建筑物，重建东岸泵站排涝所涉及的土建工程、临时工程，安装6台排涝斜式轴流泵机组，安装2台灌溉潜水泵机组以及金属结构和配电设备安装等。拦污栅设备的安装也是其中非常重要的施工项目。

2 惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅作用

惠州市潼湖围东岸泵站进水口常有漂木、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物顺流而下，尤以洪水期为甚。拦污设备的作用就是防止这些漂浮物进入进水口，影响进水能力。拦污栅主要包括拦污栅栅叶和拦污栅栅槽两部分，拦污栅栅叶结构是由栅面和支承框架所组成。拦污栅栅条间距确定是确保拦污栅有效工作的重要前提，在惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅设计中，拦污栅栅条间距除了冲击式水轮机是根据喷嘴出口尺寸确定外，其他是根据水轮机转轮直径确定的。轴流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的1/20；贯流式水轮机时可以参照上述规定；混流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的1/30，即拦污栅栅条间距不小于转轮叶片最小间距。一般常用断面形状有四种：迎水面和背水面加工圆形，迎水面加工圆形，矩形，圆形。由于拦污栅为了正常工作，需要定时进行清污工作，拦污栅的清污常用的有人工清污和机械清污两种。对于小型水电站的浅水倾斜拦污栅一般是人工用齿耙扒掉拦污栅上的污物；大、中型水电站常用清污机清除污物。

3 惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅安装

①安装前准备工作。检查栅体数量、规格是否齐全，检查发现有损伤、缺陷或零件掉失等进行修复及补齐。②栅体安装就位。栅体入槽前，在栅体两侧的导块上涂上钙基润滑脂。吊装首节栅体，落入门槽顶部，调整其安装尺寸，合格后用锁定梁锁住，吊装第二节栅体，调整其安装尺寸，安装连接件，启闭机配合锁定粱将安装好的栅体入槽。同样方法安装其他节栅体。安装时注意各节栅体之间栅架边柱、栅条应一一对齐，栅条的相互错位符合施工图纸的要求。③吊杆安装。在坝顶尽可能将依次将两节或更多节吊杆水平拼装成一个吊装单元，再用门机配合锁定粱将吊杆在栅槽内同栅叶连接。④升降试验。整套栅体、吊杆安装完后，用坝顶门机做全行程升降试验，检查是否有卡滞现象，检查栅体动作和各节连接是否可靠。⑤其他试验。采用自动挂脱梁起吊的拦污栅，应逐孔进行挂脱动作试验；使用清污机清污的拦污栅，按施工图纸进行应无异常。⑥栅体涂装。涂装包括安装运输中的碰损及安装后验收前的最后一道面漆。拦污栅安装工艺流程详见图1。

4 拦污栅对泵机组运行的影响

图1 拦污栅安装工艺流程

表1 泵站拦污对水泵轴功率的影响

惠州市潼湖围东岸泵站排涝期来流污物较多，如果不建设拦污栅，水位差甚至超过2m。拦污栅会有一定的阻水作用，如果设计不合理，清污不及时，甚至不能起到保护的作用，还会导致泵机不正常运行。因此，惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅对泵机组运行的影响进行研究有重要的价值。惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅使泵轴功率增加值δ栅如表1所示。

惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅对泵机组运行的影响主要表现在:如果拦污栅阻水水压力过大就会导致拦污栅的损坏，从而失去挡污的功能、进水水力损失和水泵工况点的改变；如果拦污栅不进行及时的清污会导致水泵的空化以及空蚀，影响水泵的安全稳定运行。

4.1 拦污栅破坏

惠州市潼湖围东岸泵站由于位置原因，水流所带来的杂物数量很多，并且难以进行有效的处理，拦污栅前经常堆积很多的杂物，如果不及时进行清理拦污栅前后的水位差会变得很大，拦污栅会承受更大的水流压力，严重的时候，甚至会导致栅条变形、压断，与此同时水泵机流量减小、扬程增大，会导致过载情况的出现，从而迫使泵机故障。拦污栅因为清污不及时导致的事故非常的多，比如广东斗门县西安大泵站的钢拦污栅，拦污栅在运行中变形失稳，拦污栅被卷进大泵导致了重大事故的发生。

4.2 增加机组运行费用

惠州市潼湖围东岸泵站要达到很好的经济效益就必须及时的对拦污栅进行清污，拦污栅杂物过多会使水泵工况点发生改变，导致进入水泵的流量减小，机组效率大大降低，运行的成本快速增加。水泵的工作点的确定一般由扬程曲线Q～H需以及水泵Q～H曲线共同确定，扬程曲线的计算公式为：

式中，H实为实际的扬程，S为各种阻力参数之和。

图2是惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅杂物过多，阻水后泵站需要扬程曲线及工况的变化情况。

泵站拦污栅前后的水位差通常在0.5m～1.0m左右。假设拦污栅阻水而造成0.7m的水头损失，每个泵机就会增加功率约为200kW。假设泵机全年不停机工作，每一年都会浪费100万kW·h，假设每度电为0.5元，每年就会增加50万元运行成本。

4.3 加剧水泵空化和空蚀

拦污栅没有阻水时，泵机的进水口进水正常，泵机组可以正常的工作，当杂物过多的时候，拦污栅开始阻水，泵站的进水水位就会相应的降低，导致叶轮最低进口水位高度增加，进而使水泵由于偏离设计工况，如果不增加汽蚀余量，就会导致水泵汽蚀。不仅如此，工作点的改变会使水泵流量减小，同时增加了进口段背面脱流和空蚀的可能性。

5 拦污栅的清污

图2 惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅阻水前后工况变化

基于上文的分析，拦污栅的清污工作非常有必要，为了解决泵站清污问题，国内在很久之前就研制了多种泵站清污机，这些清污机虽然有很好的清污效果，但是没有充分考虑现场的具体情况。排灌泵站一般年均运行时间较短，并且并不是每天都需要进行清污工作，导致了清污设备被长期闲置，如果保养不善，一旦泵机不能正常运行，机器不能有效的进行清污工作，只能人工进行清污。

在惠州市潼湖围东岸泵站是人工和机器相结合对拦污栅进行清污工作。惠州市潼湖围东岸泵站清污机器使用的是铲抓式移动格栅清污机，该机由水上和水下部件组成，水下部件是栅条部分，水上部分由集电控制系统、机架、升降行走机铲斗等组成，这种机械由于工作部件均在水面上，便于维护管理，为了防止乱绳，采用链轮提升装置，运行可靠安全。

6 结语

拦污栅虽然并不是惠州市潼湖围东岸泵站的主体设施，但是其对惠州市潼湖围东岸泵站水泵机组安全、稳定、高效的运行有着重要的价值。惠州市潼湖围东岸泵站拦污栅在日常使用的过程中由于杂物的影响会导致拦污栅前后水位差过大，从而减小水泵流量，使功率损耗增大，不仅仅增加了运行的成本，并容易使水泵机出现空蚀、振动等现象。综上所述，为了使水泵机组更好的工作，惠州市潼湖围东岸泵站在建设的过程中充分利用新技术和新材料，提高拦污栅的拦污、清污性能和自身的稳定、耐久性能，并且使用了人工和机器相结合的清污方法，实现泵站机组的稳定运行，取得了很好的效果。陕西水利

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