浅谈多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机在水电站的应用与维护

潘学科

【摘 要】我国早期建造的电站大多未设拦污栅清污设备，而采用汽车吊捞和清污船两种清污方式，工作量大，工作效率低且劳动条件恶劣，清污效果不理想。甚至通过采用开闸放水方式进行清污，大大浪费水资源，且污染下游水资源，得不偿失。为保证水电站安全可靠运行、经济效益最大化，实现清污机械化势在必行，本文针对多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机在水电站的应用进行分析探讨。

【关键词】拦污栅 安全可靠 清污机 多功能 全自动

【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

随着国家经济、社会的快速发展，水电也以令世人瞩目的速度发展，在我国能源发展上具有十分重要的战略地位。水电的快速发展面临的问题也越来越突出，如因居民生活垃圾和施工建渣等垃圾的增多，再加上暴雨频繁、水土流失严重、洪水泛滥等原因，水电站进水口前经常堆积大量污物，这些堵塞物对水电站的正常运行造成了严重的影响，轻则导致水头降低，机组出力减少，影响发电效益；重则会损坏拦污栅结构，严重时危及机组运行安全。低水头大流量电站此问题尤为突出，汛期的停机清污和拦污栅的安全运行成为汛期制约发电的重要问题[1]。本文针对上述问题，以某水电站为例，其采用多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机，并通过漂浮式拦污栅的整改工程，有效改善了水电站的拦污效果，消除堵塞物对水电站的影响。

1多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机系统简介

1.1多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机结构组成及适用范围

多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机主要用于清除水中的粗大漂浮物，如：树木、杂草、垃圾、纤维、橡塑物等。该清污机适用于大、中型水电站的进出水口处，可满足多种工况的清污需要，具有良好的清污能力，达到了国内一流的清污效果，遍布国内外数十座电站，对减少电站水头损失、提高机组发电效率和保障机组安全运行发挥着重要作用。

多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机由支柱及导轨、载重滑车、抓斗装置、电控系统四部份组成[2]，如图1-1所示；

（1）支柱及导轨。支柱由钢板卷割而成，支撑整个导轨和清污机的重量，行走导轨也用钢板制成，为安装在滑车上的减速电机、滑轮、缆绳滚筒以及抓斗提供支撑，并满足载重滑车的行走。

（2）载重滑车。行走系统：由减速电机、行走滑轮，水平支撑滑轮等组成，行走滑轮直接安装在减速电机齿轮箱的输出轴上，经一对自由支撑滑轮，保持滑车与导轨之间的平衡。控制滑车沿行走轨道水平运行。升降系统：由升降减速电机、缆绳、滚筒等组成，控制抓斗上升、下降。

（3）单侧液压抓斗装置。单侧液压抓斗装置包括油箱液压泵、高压油管路、活塞等液压控制系统及不锈钢抓斗本体与钢丝绳提升装置，悬挂在滑车下方，在滑车下部装有防止抓斗水平方向晃动的平衡装置，当抓斗被提升至顶部时保证滑车行走稳定，防止抓斗摇晃。

（4）电控系统。电动与自动控制回路，继电保护，信号报警等电气控制系统安装在一个电控箱内。自动控制由PLC编程实现。可以通过触摸屏设定时间或液位差来启动和控制清污机的工作，所有电控线缆全部布置在支柱和行走导轨内，故障信号报警器装在支柱上。

图1-1 多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机结构示意图

1.2多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机工作原理[3]：

（1）自动控制：多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机通过PLC设置定时或者拦污栅的栅差两种工作方式启动清污机自动运行。当栅差信号到达启动值或者时间继电器到达预定时间值时，驱动载重滑车，当到达预定格栅除渣位置后，启动提升机构，使清污抓斗沿轨道下行，同时液压装置张开抓斗；当液压抓斗抵达设定位置时，预设高程控制系统发出停机，并下达闭合抓斗工作指令，使液压按照预定的闭合角度关闭弧形齿耙捞渣，且下令提升电机提升液压抓斗；液压抓斗到达预设提升高度后，将污物送入垃圾箱内，由此完成一个格栅清污的过程。如图1-2所示。

（2）电操控制：通过操作按钮盒上的按钮控制滑车沿轨道行走至任意位置，将抓斗下放，抓斗插进拦污栅栅片之间，利用抓斗的自重将渣物刮下，通过控制抓斗的合拢将渣物抓取，然后提升出水面，将滑车移动至渣物排放区放下渣物。

图1-2 多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机工作原理示意图

1.3多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机性能特点

（1）多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机是集桥机和清污机于一体的起重机械，该机既可以用于起吊闸门、拦污栅，也可以配备清污抓斗对拦污栅进行清污的工作，实现一机多能；

（2）多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机打破了传统的设计，采用了许多新技术，自动化程度高，全部工作过程可通过手动控制、无线控制、时间控制、液位差控制，实现全自动/半自动控制，同时还可以实行远程监控操作，实现了无人值守；

（3）行车导轨上装有限位感应位置，可使滑车准确停止在每个抓污点处抓污，一台移动抓斗清污机可服务于多组格栅；

（4）液压抓斗的开闭采用液压系统控制，性能稳定，结构简单、安全可靠，除污效率高，无渣物回落现象；

（5）设有自动定位卸料信号装置，垃圾直接放到排放区，无需输送装置，行车导轨横跨在取水口上方，工作平台干净整洁；

（6）保护及报警措施：本清污机控制系统设有提升电机、行走电机过载，松绳等故障判断，并设有相应保护，且在面板触摸屏有针对故障显示。

（7）耗电量低，节约能源，降低运行成本；

（8）无永久性浸泡部件，耐腐蚀性强，使用寿命长，减少了设备的维护；

（9）清污深度可达50m以上，工作负荷在250公斤到3000公斤之间。

2多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机日常维护与注意事项

多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机在枯水期基本上不使用，平时应作好拦污栅清污机械检修保养工作，在丰水期到来前应安排检修和试启动，并列入汛前检查项目，确保清污装置随时能正常投入使用，还应根据拦污栅使用情况，在枯水期进行检修。

2.1多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机日常维护【4】

多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机日常维护工作需要从两方面进行，一个是清污机的维修检查，还有一个是日常养护。清污机在使用过程中，会出现震动情况，轻微的振动我们可以忽略不计，但是如果振动频率过大，为了避免影响正常工作，就需要及时找出故障发生原因，并且及时排除。

（1）清污机的所有滚动轮应转动灵活，并应加注抗水性强的润滑油或润滑脂，并定期检查是否需要补充或更换。

（2）定期检查各感应开关、行程开关是否完好。

（3）检查清污机的钢丝绳及其固定端是否牢靠和钢丝绳的磨损情况。

（4）检查清污机的所有构建有无明显变形，构件间的连接是否可靠，连接螺栓有无松动，焊缝有无开裂等。

（5）检查清污机的抓斗是否转动灵活，并向转轴中加注抗水性强的润滑油或润滑脂。检查耙齿有无裂纹、焊缝开裂或断齿现象。

（6）检查清污机锁定装置是否准确可靠，是否存在卡组。

（7）液压站应每2-3个月换油一次（液压油选用可降解生物液压油，防止漏油时液压油对水产生污染），运转中必须保持规定的油位高度，不宜过多或过少，液压油加至液位计高度的4/5.严禁缺油和反转运行，否则将造成油泵干烧损坏。

2.2多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机清污注意事项

（1）在清理拦污栅的污物垃圾作业中，要配备专人认真观察清污机的运行情况，发现异常情况应该立即停止作业并认真检查及时处理。如果发现耙斗被卡住，必须立即停止运转，防止拦污栅和清污机机械损坏。

（2）清污机工作装置要在动水情况下工作，水流的流态对工作装置的清理效果有着重要的影响。水流流速过大，流态紊乱时，清污效果就差。因此在清污机清理污物时，过栅流速最大不要超过1.25m/s，一般控制在1m/s左右最佳。

（3）一般拦污栅清污除根据拦污栅差压信号为主要判据，也可通过对比同型机组同负荷下机组间调速器协联关系的差异，当导叶开度值相差达5 %时安排清污。

3多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机

该厂多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机以独创的设计理念，采用多项先进技术，集桥机和清污机于一体，受到水电站的青睐，但仍有不足之处，为更好的满足现阶段水电站清污需求，还应从以下几个方面进行改进：

（1）水电站在设计和运行中，有特定的水头、流速、流量、水流品质等的核心参数要求，如果其能在不停水、甚至不减负荷的情况下完成水电站清污，将进一步提高水电站经济、安全和管理效益，因此应针对此种情况进行改进，以实现在机组发电态时清污，提高其实用性。

（2）该厂多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机由于初期设计，只能垂直移动清污，不能前后移动清污，如果加装水平运行接力器，则既可以垂直清污也可实现水平运行，增大清污面积，提高其清污能力，进一步改善清污效果。

（3）该厂多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机的液压抓斗装置为单侧液压，不能上下游抓斗联动，可以通过改造增加双爪联动机构实现双抓联动，使抓斗在工作时上下游斗爪可同步开闭。抓斗油缸伸缩时无摆动动作，供油管路可全部采用硬管连接，提高了工作的可靠性，并减少了维护费用。双爪联动结构的抓斗开度可根据需要进行调整，使斗齿伸入拦污栅面的尺寸达到理想的要求，避免了斗齿和拦污栅产生干涉，并达到较好的清污效果。

4结语

以上仅针对多功能CD型全自动桥式液压抓斗清污机的结构及性能特点做了浅析和论述，意在通过分析寻求有效的节能降耗途径，满足多种工况的清污需要，提高清污能力，减少电站水头损失，为进一步做好水电厂节水增发电量、安全稳定运行起到一定作用。笔者认为在电站设计时，对拦污栅设计以及防污清污措施的选择，应加以重视并综合考虑。

参考文献：

[1]张培干.几种国外生产的拦污栅清污机.水利电力机械，1988（3）：56.

[2]陈冬生，孟遂民.水电厂液压清污机设计和研究.水利电力机械，1990（5）：5.

[3]DL/T 5019—2004，水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范[S].

[4]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册：起重机械[M].北京：机械工业出版社，1979.