蹇家湾水电站取水口栅前清渣技术改造实践

徐荣祥

摘 要：蹇家湾水电站取水口拦污栅前漂浮物、悬浮物极多，困扰该电站安全运行和经济运行多年。通过栅前加装清渣装置改造后，问题得到较好解决，不仅避免了改造前拦污栅栅差大给机组运行带来的安全风险，还彻底的解决了洪水期间机组降负荷或停机停产的发电损失问题，该技术改造项目的实施，取得较好的安全和经济双重效益。

关键词：水电站；取水口；清渣；改造

中图分类号：TV73 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0146-02

Abstract： There are a lot of floating objects and suspended solids in front of the water intake barrier of Jianjiawan Hydropower Station， which has troubled the safe operation and economic operation of the power station for many years. After retrofitting the slag removal device in front of the grid， the problem is solved well， which not only avoids the safety risk brought to the operation of the unit by the big difference of the pollution grid before the retrofit. It also solves the problem of power generation loss caused by load reduction or shutdown during flood period. The implementation of the technical transformation project has achieved better safety and economic benefits.

Keywords： hydropower station； water intake； slag cleaning； renovation

1 技術改造方案

1.1 改造技术条件

该电站装有两台1.3万机组，一机一洞引水方式。取水口单孔净尺寸为4.25m×8.26m（宽×高），设计流速0.85m/s，进口设置中墩一个，两孔设有拦污栅四扇，拦污栅底部高程？荦703m，拦污栅起闭设备平台高程为？荦729.5m。受现场环境条件限制，取水口前设拦污筒，拦污网施工难度大，造价高，可行性不大；栅前设置滚筒式除渣系统，无安装场地。经过广泛调研论证，结合现场场地结构及设施布置，确定栅前抓斗悬吊式机械清渣装置比较适合实际，具有改造范围小，施工安全、改造费用低、除渣转运满足现场条件等优点。

1.2 技术改造思路

图1为蹇家湾电站取水口原状照片。图片中地面平台高程为？荦719.5m，平台以下迎水侧？荦715.6和？荦711.6高程处有两层横向联系梁。

图片中两排混凝土立柱之间的区域为拦污栅安装、检修、维护通廊，拟增设的机械清渣装置装设其间。该方案能充分利用两排混凝土立柱作为承重支撑体，只需在满足提升高度和废渣转运高度的立柱上加装清渣机运行轨道，就可以实现栅前机械除渣的目的。

1.3 清渣设备调研

现场条件决定，清渣设备的结构尺寸应与现场条件相匹配。经广泛考察清渣设备生产厂家，多方了解其除渣方式和制造方法，目前， 国内清渣设备类型多样可供选择，结构尺寸设计灵活，可量身定制，为该电站取水口因地制宜的除渣提供了有利条件。

1.4 设备选型

从满足蹇家湾电站拦污栅悬浮物清除及现场条件考虑，选用四川某厂生产的XDL型悬挂电液式清污机（图2为该设备的结构原理图），能实现技改目的。但是，该清污机抓斗最小加工厚度应大于500mm，否则液压操作机构无法传动，而现场现状条件不满足要求。需要对现状土建设施进行改造。

1.5 土建改造

拆除？荦711.6m、？荦715.6m和？荦719.5m高程处迎水侧三层联系梁，工程量较小，经与原设计单位进行了结构安全校核，拆除该联系梁不影响结构安全，确定实施拆除改造。拆除联系梁，将栅前水平间距增加到1000mm，完全满足抓斗垂直提升和水平行走的条件。进行此局部的土建改造便实现清污机正常工作空间条件。

1.6 清渣系统技术要求

为了能保证清污机抓斗落下时能准确、顺利沿拦污栅迎水面滑落，首先，对拦污栅栅叶间距要求高，间距误差超过5mm应进行校正；其次是抓斗的导向定位。解决方案是在栅板顶部加装导向栅，引导清污机抓斗顺利贴合栅叶起落。清污机工作原理：清污机移至工作面→移动清污机抓斗耙爪对正栏污栅→抓斗小车下滑（同时，耙爪将贴在拦污栅面的渣揽入笼中）→电动液压推杆推出，耙爪闭合，关闭污物→抓斗小车连同污物靠葫芦提起离开水面→整机移至卸物处→电动液压推杆拉回，倾倒渣物，以上操作均可通过无线遥控器操作完成。主要技术参数：蹇家湾电站单台机组额定流量为44m3/s，控制流速0.85m/s，为了保证清污机能在该流速下顺利放入水底同时兼顾轨道承重能力，综合考虑后将清污机长度确定为2550mm，起升高度24m，重量5000kg。

2 改造效果

该项目在2014年立项，2015年2月开始施工，2015年3月全面完成改造工作，总投资约40余万元。改造完毕通过无水、有水和动水试验，证明清污机移动正常、抓斗升降灵活，清污效果良好，一台清污机能满足四扇拦污栅清渣需要。项目改造完成两年，栅差控制在0.5m以内，机组从此没有因栅差大而降负荷运行，实现良好安全和经济运行效果。

2.1 节约生产成本效益显著

项目改造完成后汛前讯中均不需委托专业队伍进行潜水作业清理拦污栅附着物。据统计，改造前的2012年至2014年潜水作业共计14台次，平均每年4台次，单次作业费用3万元，改造后每年可节约清污费用12万元。

2.2 增加发電效益显著

改造前由于拦污栅表面附着垃圾严重影响机组实际水头，造成机组出力不足。据统计，改造前的2013年因水头不足导致降出力运行损失电量58万kWh，2014年损失电量69万kWh。同时，改造前需要停机清渣，而改造后可以实现不停机清理，大大减少了发电损失。特别是2017年9-10月，由于雨水充足，清渣次数达50余次，如果没有技改，将造成520余万kW·h的发电损失。

2.3 安全效益显著

改造前由于拦污栅附着大量垃圾阻碍水流通过，导致拦污栅前后压差高达5m，巨大的压差极易造成拦污栅栅体损坏，甚至危及发电设备。改造后栅差均控制在0.5m以内，且无潜水作业风险，避免机组工作在振动区运行和频繁停机的安全隐患。安全问题得到了彻底解决。

3 结束语

汛期，是水电站发电的高峰期，来水大且集中的时期，库区山体极易出现滑坡，加上任河两岸居住群众较为集中，导致库区漂浮物、对电站的拦渣、除渣带来更高的要求。蹇家湾电站清污系统的改造虽然改动小，设备简单，但是改造后效果明显。解决了汛期降出力运行、汛期停机清渣、潜水清污等安全问题，大大降低了清污的劳动强度和清污过程的安全风险，经济效益非常明显。但是，该电站清渣系统的改造还是略有不足之处。主要表现在，改造时受空间和清污机轨道承重能力的限制，导致抓斗单次清污量偏小，同时在拦污栅堵塞严重时水压增大，抓斗下落困难，还需不断改进。综上所述，蹇家湾电站进水口栅前清渣系统的改造是成功的，值得推广应用。

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