浅谈青山水电站右岸清污机改造

摘 要：澧水河道垃圾严重阻塞了青山水电站右岸拦污栅，人工清污方式已不能满足电站安全满发需求，对电站经济效益有较大影响。为此，通过对不同清污机性能的比较，选择了回转式清污机，其更有利于提高电站经济效益。阐述了回转式清污机的管理方式及运行注意事项，为类似电站清污方式的选择或拦污栅技术改造提供了借鉴。

关键词：回转式清污机;抓斗式清污机;改造;拦污栅

1 电站简介

青山水电站位于澧水中下游临澧县新安镇，控制流域面积15 415 km2，是一座以灌溉为主，兼有发电、通航等综合效益的大型水利水电工程。右岸老电站位于主坝水闸右侧，电站厂房为河床式，厂房全长66 m（包括安装间长18.5 m），高21.8 m，宽20 m，内装6台ZD510-LH-180型水力发电机组，单机容量650 kW，1970年第一台机组运行发电。发电总装机容量3 900 kW，年设计发电量1 800万kWh。水电站在进水口布置了6孔拦污栅，进水口尺寸4.6 m×3.7 m，用固定攔污栅拦污。澧水水质较好，河道垃圾主要是水草、农作物秸秆等，水草种类主要以沉水性水草为主，具有繁殖力强、断草再生等特点。

2 水电站清污存在的问题分析

澧水河道各类水草丰富，加之电站取水口直接面对主河道，全部垃圾在取水口位置聚集。原固定拦污栅为潜孔式，在清理时必须将水轮机组关停，人工对拦污栅进行清理。这种清污方式总体工作效率低，清污效果不理想。电站值班人员统计，进入汛期后，电站每间隔几天就要进行一次停机清污工作。在这种高强度清污下，依然不能保证栅条前后压差维持在较小范围，不能满足电站的安全运行要求。

为了避免因拦污栅阻塞引起栅条前后压差过高，造成拦污栅栅体变形和机组出力减少。当污栅前污物较多时，需先停机再对拦污栅栅体部分的污物和拦污栅前面的浮渣进行人工清理，然后利用船只在水上进行清理，有时还需要潜水作业清除栅体水下部分的污物。

按照以前人工清污方式，汛期每年清污约40次，每次停机10 h，按平均负荷3 500 kW计算，停机清污每年损失发电量约140万kWh。枯水期清污20次，每次停机6 h，平均负荷2 500 kW，停机清污每年损失发电量约30万kWh。按照供电平均均价0.42元/kWh计算，每年直接经济损失约71.4万元。这还不包括人工清污支付费用，每年约10万元。

统计表明，现有的清污方式对电站损失较大，对进水口拦污栅进行自动化清污改造是刻不容缓的事实。

3 抓斗式、回转式清污机对比

目前国内各地使用的清污机，根据结构型式及特点，可分为抓斗式清污机和回转式清污机两大类。

3.1    抓斗式清污机特点

抓斗式清污机具备行走机构、起升机构、钢丝绳或液压张合结构，控制功能较多，相对来说故障率就会更高，维护保养费用高。

抓斗式清污机沿拦污栅下降，耙斗的下降全靠自重，当污物堆积产生的阻力大于耙斗自重时，耙斗则不能下降。多孔拦污栅共用一台抓斗式清污机时，总体工作效率相对较低，对于突发性集中清污处理的能力略显不足。

3.2    回转式清污机的特点

回转式清污机是集拦污栅和清污机于一体的连续清污装置。以拦污栅为基础，通过绕栅回转链条驱动清污齿耙，实现拦污及清污目的。每一个进水口都必须单独布置一台回转式清污机，且回转式清污机清污深度不宜超过30 m。

回转式清污机是通过齿耙绕栅回转，达到清理栅体过水断面的目的，齿耙回转速度为0.1 m/s，以青山右岸拦污栅10 m高度为例，每100 s有最少4支齿耙通过同一断面，高效的清污能力可以保证栅体的过水通畅。

每个进水口都需要安装一台回转式清污机，本站共有6孔，则需要安装6台回转式清污机，项目首次投资略高。

回转式清污机操作方便，维护工作量小，无需专业人员，一般的工作人员经过简单培训都可完成操作。

根据本电站的实际情况，我们对两种清污机进行综合比对。回转式清污机设备总造价120万元，将进水口上游加宽至5.2 m，设备自带拦污栅，不必单独制造，操作方便，既可单孔清污，又可6台同时清污，单台清污效率30 t/h，6台共计180 t/h，减速机一年更换一次机油。而抓斗式清污机设备总造价68万元，新筑排架，用于固定抓斗式清污机的行走梁对于原拦污栅来说不能配合抓斗清污机，需要重新制造，共6件约48万元，需要专业人员操作，对每孔逐个清污，最大效率30 t/h，需对液压系统、减速机、电气、行走、起落、张合多个部位进行维护保养。两种设备均对原通道无影响。

通过综合比对，两种清污机在本站使用的综合造价基本相同，但回转式清污机从效率到操作维护各方面均优于抓斗式清污机，因此，回转式清污机更适合青山右岸水电站的实际清污情况。

4 应用效果

鉴于清污机本身的结构特点，其阻水率要大于拦污栅的阻水率，所以清污机向上游面平移1 m，同时增加了设计宽度，加大了设备过水面积。由于拦污栅清污不及时，栅体表面不可避免地存在污物，而清污机可以连续清污，污物在栅体残留较少。从应用效果来看，相同运行方式下，使用清污机后机组效率较之前有明显提高。

4.1    经济效益的改善

回转式清污机的安装使用一方面降低了清污的劳动强度，另一方面避免了机组停机、被动弃水等情况，提高了水资源的利用率和机组效率，提升了电站经济效益。通过青山右岸电站提供的2017年、2018年实际发电效益对比数据（表1）可以看出：2018年使用回转式清污机后的发电量比2017年采用人工清污方式的发电量有明显增加。

4.2    管理方式的改变

一种新设备的应用，一種新的清污工作方式，必然需要新的管理方式与之相适应。回转式清污机作为一种机械设备，需要严格执行相关的操作规程和润滑规程，定期检查设备运转情况，及时发现设备隐患，以保证设备安全运行。同时，回转式清污机作为一种水工水利设备有其自身特点，首先回转式清污机一般都安装在室外，风吹日晒雨淋，温度变化大，对设备使用寿命有一定影响;其次清理的污物种类多，有水草、树木、动物尸体及各种生活垃圾等，可能造成齿耙卡阻、安全销剪断等故障;再有回转式清污机使用季节性强，汛期污物较多，使用频繁，工作强度大。因此，需要建立一套合理的设备管理流程，以保证回转式清污机的正常运行。此外，回转式清污机清理的污物量大，且相对集中，如何周转和处理设备也是管理单位必须考虑的一个问题。

5 回转式清污机的运行

5.1    回转式清污机运行中的注意事项

（1）虽然回转式清污机运行效率高，但也要及时运转回转式清污机，避免污物堵塞严重，水头损失影响发电，同时污物被水压附在栅体上，对清污造成一定的困难。

（2）运行时尽量避免无人值守，因为河道内污物形式多样，当出现较大的污物时，需人工及时作出应对，避免对设备造成不可修复的损伤。

5.2    维护保养

（1）安全销被剪断后，要及时更换，运行时注意正反转点动配合，对安全销剪断原因进行分析排查。

（2）齿耙等传动部件长期运行中会出现变形和磨损，日常应注意观察，及时更换和校正。

（3）对于运动部件的防腐漆面损伤处可根据情况进行补刷。

6 结语

从青山右岸水电站回转式清污机的应用和实践来看，达到了设计要求，不但解决了电站清污难题，避免了因清污造成的停机、弃水等情况的发生，而且改善了过流条件，提高了机组运行效率。同时，由于河道中的水草污物得以清理，保护了环境，减少了大量水草对澧水水质的影响，取得了良好的社会效益。青山右岸水电站回转式清污机的设计和应用，为类似电站清污方式的选择或拦污栅技术改造提供了一种可行的借鉴方案。

收稿日期：2019-12-10

作者简介：张澄（1966—），男，湖南临澧人，工程师，主要从事水电站管理工作。