大型泵站拦污栅设备的运行管理与维护

罗芳贵，朱 杰，王业宇，戴宜高

（江苏省骆运水利工程管理处，江苏宿迁 223800）

0 引言

拦污栅设备作为阻隔污染物质、提高水质的有效措施，广泛应用于水利工程。拦污栅由边框、横隔板和栅条构成，支承在混凝土墩墙上，一般用钢材制造。栅条间距视污物大小、多少和使用要求而定。一般设在进水口前，用于拦阻水流挟带的水草、漂木等污物。因我国河流污染较为严重，加上拦污栅本身材料的问题，使得拦污栅使用寿命一直不高，需要经常进行更换。特别是一些大型泵站使用的栅条间距取决于水轮机型号及尺寸，以确保通过拦污栅的污物不会卡在水轮机过流部件中为准[1]。

1 大型泵站拦污栅设备存在的问题

1.1 污物阻塞

大型泵站拦污栅设备普遍存在的问题是污物阻塞问题。拦污栅在泵站的主要作用是阻拦污物，防止水流中的水草、浮木等污物进入泵站工作机组，影响机组的正常运转，导致机械工作组出现故障而停止工作。因此拦污栅起到一个阻挡污物的作用。但是，在拦污栅设备投入使用中，因工作人员对河流污物含量估计不足，对拦污栅的清理维护不及时，拦污栅在短期内出现堵塞情况，进入泵站机组的水量大幅度下降，导致工作机组不能正常运行。这种情况的出现，不仅与河流含污量有关，与使用时间更有着直接关系。随着时间的推移，会导致拦污栅条之间污物堵塞，使拦污栅内外出现水位差，对拦污栅条产生很大的压力，长时间的积累，栅条承受不了日益增强的内外压差而产生断裂等情况，污物进入泵站工作组，造成严重影响。由此可见，拦污栅设备在使用过程出现污物阻塞问题会带来严重后果[2]。

1.2 材料腐蚀

目前投入使用的拦污栅设备，很多拦污栅条使用钢铁材料制造，随之而来的就是腐蚀问题。随着我国重工业产业的高速发展，许多无良工厂将大量未经处理的工业污水直接排放到河流中，不仅对河流水质产生极其恶劣的影响，同时这些未经处理的工业污水中含有大量的化学物质，导致河水的酸碱度发生变化而具有腐蚀性，加上栅条本身材料的原因，拦污栅常年浸泡在腐蚀性的河水中，会导致栅条硬度下降而软化，在一些坚硬污物如浮木等的撞击下破裂，起不到隔离污物的作用[3]。同时，腐蚀过拦污栅后的河流水量会大大降低，影响泵站机组的工作效率。

1.3 拦污栅整体脱落现象

拦污栅设备整体脱落现象，在一些大型水系中十分普遍。因为投入时间过长的原因，导致拦污栅与固定基础的连接不稳固，在水流冲击下，拦污栅隔离网出现整体脱离现象。因为大型水系水流十分湍急，由此造成冲击力很大，特别是如黄河等水流含沙量大的水系中，泥沙与水流混杂，对隔离网的压力呈指数上升，水流对隔离网的压力使拦污栅产生振动，长期积累后造成其整体脱落。另一个方面是水流对拦污栅连接处的冲击，这种情况造成的后果更为严重。因为前者造成的仅是隔离网的脱落，而连接处冲击会造成拦污栅设备的整体脱落，对泵站机械装置造成更大的破坏，之后的维修代价更为巨大，经济损失更为严重。因水流对拦污栅条造成的冲击会通过栅条对连接处带来横向冲击，造成连接处使用寿命降低等问题。特别是如果连接处横向冲击的振动频率与水流冲击栅条产生振动频率一致时，会产生共振现象，对连接材料造成的损耗更为严重，大幅降低其使用寿命。

2 拦污栅设备对大型水泵站的影响

2.1 降低水流冲击

一些大型水系水利工程建设，都在水泵站进水口处设置多重拦污栅设备。很多人认为这是一种资源浪费，要阻隔污染物质的话，架设1～2层拦污栅就已经足够。其实，这种多重架设拦污栅的做法虽然能隔离水中的污物，但其主要目的却不在此。多重拦污栅主要作用是减小水流对泵站机组扇叶的压力，延长其使用寿命。在泵站运行中，机械未达到使用寿命而提前损坏的情况时有发生，就是泵站进水口处水量过大、流速过快造成的。强大的水流冲击会给泵机扇叶带来极大的压力，缩短泵机的使用寿命。在这种情况下，多重拦污栅能有效降低泵机的扇叶损耗，延长机械使用寿命[4]。

2.2 对水泵站机械的腐蚀有着促进作用

架设拦污栅以降低泵站进水口进水量，保证泵机扇叶所受的水流冲击在可承受范围之内，但同时加速了泵机内部机械的腐蚀速度。因为泵机进水量受到限制，泵机出水口因没有足够的水压而产生水流积叠现象，这些遗留下来的积水，在进水口水流冲击下会发生回流，引起水流逆转。当逆转程度达到某一阀值时，会在泵机内部形生空蚀效应，产生大量的空气泡。钢铁材料在空气和水的作用下很容易产生腐蚀，缩短其使用寿命。如果空蚀现象得不到遏制，空气泡体积会逐渐增大，会在泵机内部密闭空间内出现机壁破裂等问题，对泵机造成损坏，使整个机组停止运转。

3 拦污栅设备清理中存在的问题

很多工作人员清理拦污栅时，只是清理其表面的诸如腐草、生活垃圾等杂物，对粘附在栅条上的垃圾没有彻底清理，导致因为拦污栅清理不彻底，栅条清理周期大大缩短，给清理人员带来更大的工作量。一些大型泵站采用机械清洁法对拦污栅进行清理，虽然提高了清洁效率，但清洁效果不如人工清洁法，对一些体积较大污物无能为力，导致机组因这些污物而停止运转，带来更大的工作负担，产生不必要的经济成本[5]。

4 大型泵站拦污栅设备运行管理及维护措施

（1）拦污栅的清理维护要做到定时检查、定时清理，确保不出现因污物堆积而导致的栅条堵塞现象。同时，在河流汛期等特殊时间段，要提高检查和清理频率，因为这一时期水中的污物量会大量增加，更容易产生拦污栅阻塞情况。

（2）拦污栅清理方式要根据实际情况做出选择。在堆积污物大都体积较小的情况下，采用机械清理法，既保证工作效率，又保证清洁质量。如污物体积过大，应采用人工清理措施，确保污物不产生阻塞。

（3）考虑到污水对栅条的腐蚀作用，每次清理过程，都应检查栅条质量，确保栅条硬度等性能满足使用标准。当某项质量不达标时，要及时更换拦污栅，以保证污物不会冲破栅条进入泵站机组，影响机组正常运转。

（4）清理不仅要检查栅条，还要对拦污栅设备与地基的连接强度做测试，确保不会出现拦污栅设备整体脱落现象[6]。

5 结语

环境污染的不断加剧，特别是环境水系污染，造成各大河流主干及支流中存在的大量生活垃圾和工业垃圾，对泵站正常工作产生极大影响，造成泵站机械损坏、停止工作等情况，给企业和国家造成巨大经济损失。优化拦污栅设备的运营管理和维护措施，使进入泵站水流中的污物含量得到控制，保证进水量满足泵站运行要求。