厘金灘電廠#4機(jī)進(jìn)水口攔污柵技術(shù)改造的必要性

吳慶全

【摘 要】攔污柵設(shè)計(jì)合理與否直接影響著水電站的運(yùn)行及其經(jīng)濟(jì)效益，因攔污柵而引起的電站事故時(shí)有發(fā)生，本文簡(jiǎn)要說(shuō)明厘金灘水電廠#4機(jī)組的攔污柵技改的必要性。

【關(guān)鍵詞】攔污柵；回轉(zhuǎn)式清污機(jī)；厘金灘水電站；必要性

0.概況

厘金灘水力發(fā)電廠位于廣西柳州市三江侗族自治縣（縣城）古宜鎮(zhèn)東面3公里的周坪和北溪口下游附近，是古宜河（三江縣段）規(guī)劃梯級(jí)電站開(kāi)發(fā)之中間一級(jí)，上距木桐電站9公里，下距草頭坪電站13公里，209、321國(guó)道二級(jí)公路經(jīng)電廠生活區(qū)門(mén)口，交通十分便利。

厘金灘電廠總裝機(jī)容量4X3.6MW，為軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，電站壩址以上集雨面積4010平方公里，多年平均流量162立方米/s，保證出力（P=90%）3165千瓦，設(shè)計(jì)水頭8.4米，設(shè)計(jì)上游水位161.00米，年設(shè)計(jì)發(fā)電量6820萬(wàn)千瓦時(shí)，多年平均發(fā)電量5600萬(wàn)度。1990年第一臺(tái)機(jī)組開(kāi)始發(fā)電，是一個(gè)運(yùn)行20多年的老電廠，機(jī)組的自動(dòng)化程低，由于往年技改力度不夠，各種水工金屬設(shè)備都存在不同程度的老化和腐蝕現(xiàn)象，機(jī)組進(jìn)水口攔污柵尤為嚴(yán)重。4臺(tái)機(jī)組的攔污柵已運(yùn)行了20年之久，每個(gè)欄污柵都已嚴(yán)重腐蝕， 2004年在提#4機(jī)攔污柵時(shí)，攔污柵已嚴(yán)重變形，部分拉筋已脫焊，中間出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。

1.技改的必要性

（1）#4機(jī)組的攔污柵已運(yùn)行多年，欄污柵腐蝕嚴(yán)重，部分柵格已腐蝕脫落形成大洞，大木頭容易進(jìn)入蝸殼，目前采用的欄污柵為老式普通攔污柵，沒(méi)有配備自動(dòng)和機(jī)械清污功能，每次清污都需人工將卡在欄污柵上的垃圾一勾一耙的清理，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力還存在極大的安全隱患。目前清理攔污柵方法將#1、#2泄洪閘門(mén)全開(kāi)，將垃圾往外吸，人站在木排上用竹鉤進(jìn)行清理，對(duì)人身帶來(lái)極大的安全隱患。同時(shí)清理不徹底，效率低，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，極大的影響機(jī)組的發(fā)電。另外攔污柵底部堆積淤泥和垃圾較多，影響機(jī)組過(guò)流，特別是汛期，大量樹(shù)根、樹(shù)枝、死動(dòng)物及懸浮垃圾沖至庫(kù)區(qū)，絕大部分垃圾沖入取水口，堵塞攔污柵，嚴(yán)重影響機(jī)組出力。穿過(guò)柵片的木塊、樹(shù)棒沖入水輪機(jī)蝸殼卡在導(dǎo)葉之間，引起水力不平衡，造成機(jī)組振動(dòng)；操作導(dǎo)葉時(shí)常有剪斷剪斷銷和導(dǎo)葉控制環(huán)抬起事故發(fā)生。電廠需要花大量人力撈渣，各臺(tái)機(jī)組多次停機(jī)，處理剪斷剪斷銷和導(dǎo)葉控制環(huán)抬起等故障；或進(jìn)入蝸殼清理渣物。機(jī)組運(yùn)行可靠性降低，電能損失大。

（2）厘金灘電廠上游有龍勝縣和幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民區(qū)，因此河流上的生活垃圾、樹(shù)枝和稻草非常多。這是造成進(jìn)水?dāng)r污柵堵塞主要原因。垃圾的影響一般來(lái)至于兩種情況：一種是大塊的垃圾，如枯木、樹(shù)根等，這樣的垃圾撞擊攔污柵，輕則使柵條變形，重則撞破攔污柵，威脅機(jī)組的安全，這種垃圾很難清除，若不及時(shí)清除會(huì)影響電站出力；另一種是成片的漂浮垃圾，由于種種原因，河面漂浮垃圾容易集中連成片，當(dāng)大片的漂浮垃圾進(jìn)入電站流道時(shí)，在水流的推動(dòng)下緊緊附在攔污柵上，在短短的幾秒鐘內(nèi)，攔污柵的過(guò)流能力迅速降低，需要緊急停機(jī)清污，嚴(yán)重的會(huì)損壞機(jī)組或電氣控制設(shè)備。

（3）厘金灘電廠于1987年動(dòng)工建設(shè)，由于設(shè)計(jì)的原因?qū)S房建設(shè)在主河道上，河面上的垃圾沿著主河道直接進(jìn)到機(jī)組攔污柵面上造成攔污柵堵塞，#4機(jī)尤為嚴(yán)重。進(jìn)水口攔污浮筒只能擋著江面上的漂浮物。由于厘金灘是老電廠，水工建筑和機(jī)組布置格局早已經(jīng)形成并使用了多年，攔污柵的改造不具備改變?cè)窬值牟贾脳l件。根據(jù)厘金灘電廠進(jìn)水口現(xiàn)有的水工建筑形式基礎(chǔ)上，更換原來(lái)的攔污柵，以達(dá)增加機(jī)組出力和發(fā)電效益，保證人身安全。

（4）水工建筑物在機(jī)組進(jìn)水口旁沒(méi)設(shè)計(jì)有排沙孔，造成垃圾和污泥在攔污柵前長(zhǎng)期存積，人工清理根本無(wú)法進(jìn)行，造成攔污柵底部嚴(yán)重堵塞（#4機(jī)組被堵塞接近3米）?，F(xiàn)在#4機(jī)攔污柵已不能提起。

（5）由于建廠時(shí)沒(méi)設(shè)計(jì)有清污機(jī)，因此清理工作主要靠人工用竹耙進(jìn)行，工作效率極低，清污工作不徹底，機(jī)組停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，而且人在竹排上清理極不安全，隨時(shí)有落水被洪水沖走的危險(xiǎn)。且攔污柵從建廠到現(xiàn)在將近運(yùn)行20年，每個(gè)攔污柵因時(shí)間久銹蝕嚴(yán)重，部分柵條受壓變形或壓斷，使攔污柵原有的過(guò)流面積減小，加劇了對(duì)水流的阻礙作用，減少機(jī)組出力。

（6）通過(guò)技術(shù)改造更換機(jī)組進(jìn)水口攔污柵，解決攔污柵嚴(yán)重腐蝕和變形問(wèn)題，保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行；回轉(zhuǎn)式清污機(jī)同時(shí)可以解決垃圾和污泥長(zhǎng)期存積問(wèn)題，可以增加發(fā)電機(jī)的可利用小時(shí)。

2.經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)有攔污柵由于江面垃圾過(guò)多，攔污柵長(zhǎng)期堵塞，造成極大的水頭損失。為了達(dá)到最高效率的利用水能，清理攔污柵時(shí)入庫(kù)流量須達(dá)400m3/s以上。以豐水期4-8月份5個(gè)月期間機(jī)組共需人工清理攔污柵最多達(dá)30次，每次清理需平均全部停機(jī)4個(gè)小時(shí)。以我廠1.44萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量來(lái)計(jì)算，清理攔污柵的停機(jī)時(shí)間造成的發(fā)電量損失為：

（1）清理攔污柵停機(jī)損失電量=1.44×30×4=172.8萬(wàn)千瓦時(shí)

（2）豐水期流量小于400m3/s 時(shí)，無(wú)法開(kāi)閘對(duì)機(jī)組進(jìn)行清理攔污柵時(shí)的水頭損失為1米時(shí)的出力損失。發(fā)電機(jī)出力和水頭成正比，當(dāng)水頭減少1時(shí)發(fā)電機(jī)出力只帶得3074KW，出力損失526KW。以4臺(tái)機(jī)組豐水期120天電量損失為605.952萬(wàn)千瓦時(shí)。從近幾年豐水期4臺(tái)機(jī)組滿載，平均負(fù)荷只有11500KW，相當(dāng)于厘金灘電廠豐水期少一臺(tái)機(jī)運(yùn)行。

由以上兩點(diǎn)可得出全年攔污柵造成綜合損失電量為：

全年電量損失=172.8+605.952=778.752萬(wàn)千瓦時(shí)，則一臺(tái)機(jī)損失為778.752÷4=194.668萬(wàn)千瓦時(shí).

以每度電0.27元計(jì)算造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為53萬(wàn)元。

（3）將#4機(jī)原攔污柵更換為帶HQ型回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的攔污柵，通過(guò)預(yù)算一臺(tái)攔污柵更換技改總投資約90萬(wàn)元，雖然造價(jià)較高，但能帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益，不到兩年就可以收回?cái)r污柵投資成本。另外從節(jié)能降耗、安全可靠性和對(duì)環(huán)境的影響及經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮是可行的。

3.帶HQ型回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的攔污柵的特點(diǎn)

特點(diǎn)：回轉(zhuǎn)式清污機(jī)是將攔污和清污結(jié)合為一體的固定式連續(xù)清污設(shè)備，可以將擋在攔污柵前的污物經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上回轉(zhuǎn)的齒耙?guī)У竭M(jìn)水口平臺(tái)上，保證過(guò)流面積保持不變。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整機(jī)剛性好、運(yùn)行平穩(wěn)、不易出故障、操作維修簡(jiǎn)便、清污效果好、效率高、耗能低、壽命長(zhǎng)。

（2）無(wú)需人工進(jìn)行清污，減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度，保證人身安全。

（3）改造后的攔污柵進(jìn)水面積為原攔污柵的1.5倍減少水阻力，增加發(fā)電效率。

（4）清污無(wú)須停機(jī)能徹底解決攔污柵堵塞問(wèn)題，極大增加機(jī)組的發(fā)電效率，每年可以保證有190多萬(wàn)千瓦時(shí)的發(fā)電量。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本造價(jià)高，一次性投資大。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，水電站進(jìn)水口攔污柵前及柵條間的污物將逐漸增多，污物種類繁多，有雜草、樹(shù)葉、樹(shù)枝、樹(shù)根、流水及動(dòng)物尸體等，若不及時(shí)清除，攔污柵前后水位差可達(dá)數(shù)米，且#4號(hào)機(jī)攔污柵已嚴(yán)重變形，部分拉筋已脫焊和彎曲，輕則影響水輪機(jī)出力，重則可能壓垮攔污柵，致使水電站停機(jī)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。雖然改技造價(jià)較高，但能帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)行不到兩年可以收回?cái)r污柵投資成本。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。提高發(fā)電機(jī)的安全可靠性，減小了因攔污柵堵塞，造成發(fā)電機(jī)出力下降而造成的經(jīng)濟(jì)損失，相當(dāng)于增加了上網(wǎng)電量，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，認(rèn)為該項(xiàng)目具備了實(shí)施的必要性和可行性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]魏守平.現(xiàn)代水輪機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù).

[2]GB/T9652.2-2008.龔嘴水電站進(jìn)水口攔污柵問(wèn)題淺談.