二級電站增效擴(kuò)容清污機(jī)改造

（新疆天富能源股份有限公司紅山嘴電廠，石河子市，832204）馮國雄

二級電站增效擴(kuò)容清污機(jī)改造

（新疆天富能源股份有限公司紅山嘴電廠，石河子市，832204）馮國雄

介紹二級電站清污機(jī)發(fā)展歷程及增效擴(kuò)容清污機(jī)改造的經(jīng)驗。針對高寒地區(qū)清污機(jī)運行特點，改進(jìn)了清污機(jī)的結(jié)構(gòu)與加熱裝置。

增效擴(kuò)容；清污機(jī)；改造

1 概述

紅山嘴電廠二級電站位于瑪納斯河中上游東岸。電站首臺機(jī)組1978年10月2日發(fā)電，1980年9月22日4臺機(jī)組全部投產(chǎn)，電站裝機(jī)容量4×3 200kw。年設(shè)計發(fā)電量4 800萬kwh。2013年7月二級電站增效擴(kuò)容建設(shè)項目實施方案獲得水利部、財政部批復(fù)。項目總投資4 159.74萬元。在不增加機(jī)組臺數(shù)的情況下通過增效擴(kuò)容改造電站裝機(jī)容量增加到4×3 200kw。

瑪納斯河是西北高寒地區(qū)典型的多泥沙季節(jié)性河流。引水渠中夏季雜草、木棍較多、冬季冰塊較多，嚴(yán)重影響水電站的正常運行。二級電站作為紅山嘴電廠最前沿的電站，草害和冰害更為嚴(yán)重。為防止這些漂浮物（夏季雜草、冬季冰塊）進(jìn)入進(jìn)水口，影響水輪機(jī)進(jìn)水能力，二級電站前池進(jìn)水口前設(shè)置了清污機(jī)。

2 清污機(jī)的作用及結(jié)構(gòu)

設(shè)置在水電站進(jìn)水口前，用于攔阻水流挾帶的水草、漂木、冰塊、積雪等雜物（一般稱污物）的框柵式結(jié)構(gòu)。主要由邊框、橫隔板、柵條、傳動裝置和電氣控制部分構(gòu)成。清污機(jī)所受荷載，除自重外，主要是污物堵塞后，在柵前后由于水位差形成的水荷載，一般按2～4m水頭考慮。攔污柵的柵面尺寸決定于過柵流量和允許過柵流速。為減少水頭損失和便于清污，一般要求過柵流速不大于1.0m/s左右。在寒冷地區(qū)的冬季,需要對清污機(jī)采取防凍措施。

3 二級電站清污機(jī)發(fā)展歷程

3.1 人工清污的固定式攔污柵

二級電站建廠時，在前池引水口200m處的引水渠處，設(shè)置了固定式攔污柵，用于阻擋引水渠中的雜草和冰塊，防止雜物進(jìn)入前池。攔污柵上的雜物主要靠人工進(jìn)行清撿。

二級電站引水渠水深4m，人站在攔污柵工作橋上很難將攔污柵下部的污物打撈上來，特別是遇到較大草洪時，攔污柵經(jīng)常被雜物堵死，造成水流被堵，威脅引水渠的安全。

3.2 半自動的攔污柵

為解決攔污柵雜物打撈問題，1984年在二級電站引水渠固定攔污柵上加裝了電動吊葫蘆和齒耙，用于扒掉攔污柵上的污物。固定式攔污柵改造為半自動攔污柵提高了攔污柵的清污能力。

3.3 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)

1985年為提高電站發(fā)電能力，減少草害和冰害對電站的影響，二級電站在保留引水渠半自動攔污柵的基礎(chǔ)上，在前池每臺機(jī)組壓力鋼管進(jìn)水口前各增設(shè)了1臺回轉(zhuǎn)式清污機(jī)。清污機(jī)采用齒輪傳動，由柵體、柵塊、大架、連片、銷子、傳動裝置以及電氣控制設(shè)備組成。清污機(jī)加熱裝置采用水箱加入高壓蒸汽的方式。電站撈冰、撈草時，清污機(jī)大架、柵體、柵塊一同旋轉(zhuǎn)，增加了旋轉(zhuǎn)部件的自重，清污機(jī)的柵體、柵塊、連片、銷子極易變形、損壞。

4 二級電站增效擴(kuò)容清污機(jī)改造

4.1 改造的總體要求

2013年二級電站實施增效擴(kuò)容改造時，由于4臺機(jī)組清污機(jī)柵體變形、銹蝕嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行穩(wěn)定性差，檢修維護(hù)工作量大。決定對4臺機(jī)組清污機(jī)進(jìn)行改造。由于該電站地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季必須考慮撈冰工況，清污機(jī)改造總體要求：系統(tǒng)應(yīng)滿足電站連續(xù)安全運行的要求，清污設(shè)備及附屬設(shè)備（傳動裝置、柵條、框架、導(dǎo)污板）必須加設(shè)防冰凍裝置，以確保清污機(jī)在-40℃時安全可靠運行。清污系統(tǒng)在滿足運行要求的條件下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠，且便于安裝、維護(hù)、試驗測試、易損件更換、設(shè)備管理等。

4.2 清污設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

傾斜角：70°

柵條間距：80mm

柵條材料：Q345C

滾輪材料：不銹鋼

攔污柵數(shù)量：4臺

孔口凈寬x垂直高度：3.5×8.88

清污機(jī)柵體設(shè)計水位差：2m

清污機(jī)卸污高度：1 800mm

清污機(jī)清污能力（每臺套）＞30t/h

清污種類：農(nóng)作物根莖、動物尸體、樹木、水草、浮冰等；

運行工況：夏季排漂，冬季排冰

保溫措施：鏈條軌道設(shè)置電熱裝置，柵條迎水面冬季水位附近設(shè)計電熱裝置。

冬季水位：712.99m

底板高程：709.12m

閘墩頂高程：718.00m

4.3 攔污柵安裝要求

對原有閘墩側(cè)墻表面進(jìn)行處理，在不破壞原有閘墩結(jié)構(gòu)的條件下，使之達(dá)到安裝回轉(zhuǎn)攔污柵的要求；攔污柵軌道盡量采用鋼結(jié)構(gòu)。

4.4 清污設(shè)備結(jié)構(gòu)要求

4.4.1 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)

采取回轉(zhuǎn)鏈條式清污。清污機(jī)主體應(yīng)包括攔污柵柵體、齒耙、驅(qū)動裝置、牽引鏈、導(dǎo)向輪、擋污板、安全保護(hù)裝置和電器控制系統(tǒng)。齒耙應(yīng)繞攔污柵柵體回轉(zhuǎn)，在攔污柵頂部前向上，至頂部后齒耙向下轉(zhuǎn)動，在頂部應(yīng)將污物順利卸除。清污機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)應(yīng)可靠，運行平穩(wěn)，傳動部件靈活。

清污機(jī)的型號、孔口尺寸。清污機(jī)的實際寬度和高度按照二級電站進(jìn)水口實際尺寸，由設(shè)計院、業(yè)主和制造商結(jié)合電站原有圖紙以及三方到現(xiàn)場的聯(lián)測成果共同確定。

機(jī)頭要求采用水平布置，電機(jī)要求布置于機(jī)身內(nèi)部，以不影響卸污。

電機(jī)防護(hù)等級IP55，絕緣等級F，功率11KW，減速器采用XLED11-106-187

耙齒插入柵條深度應(yīng)整體均勻且不小于50mm，工作齒長度不小于200mm。齒耙要求能清理樹木、動物尸體、袋狀物及白色垃圾。清污機(jī)耙齒軸使用無縫管不得低于φ180x16，以保證清污機(jī)耙齒剛性要求。齒耙間距不得大于0.3m，以提高工作效率。為提高工作效率耙齒及軸應(yīng)采用Q345C，單個耙齒厚度30mm。

為減少對過流截面的影響，柵條采用焊接鋼結(jié)構(gòu)，以保證柵條側(cè)向穩(wěn)定性，柵條材質(zhì)Q345C，柵條采用16×60扁鋼制作。

清污機(jī)材料要求：回轉(zhuǎn)板鏈為板式套筒滾子鏈，材料全部采用不銹鋼，滾子直徑不小于75mm，板鏈厚度不低于10mm，銷軸直徑不小于22mm，滾子與軌道接觸摩擦表面必須采用不銹鋼。傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度及安全系數(shù)，傳動軸使用無縫管不得低于φ180x25；傳動鏈條應(yīng)有足夠的強(qiáng)度及安全系數(shù)；軸承支座塊應(yīng)有良好的潤滑條件，以保證張緊裝置發(fā)揮作用?；瑒虞S承應(yīng)適應(yīng)低速重載的設(shè)計工況要求，采用高級自潤滑軸承，以提高耐用性；設(shè)置有傳動鏈條TG635；聯(lián)接螺栓采用高強(qiáng)度螺栓8.8級；螺母采用8級；其它材料可采用45鋼等，根據(jù)設(shè)計而定。

清污機(jī)柵體剛度要求：攔污柵主梁、應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，在設(shè)計水位差時其撓度應(yīng)不大于1/ 600孔口寬度。

清污機(jī)的柵體采用焊接鋼結(jié)構(gòu)，邊梁、主梁材質(zhì)Q345C。

清污機(jī)的柵條及零部件表面除不銹鋼材料外應(yīng)進(jìn)行噴鋅防腐處理，按《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》要求進(jìn)行。

噴鋅厚度：160μm

底漆：采用842環(huán)氧云鐵防銹漆，噴涂二道，要求干漆膜不小于60μm；

面漆：采用銀灰色氯化橡膠面漆；

復(fù)合涂層局部最小厚度不小于280μm，配套防護(hù)時效不得低于20年。

清污機(jī)應(yīng)設(shè)有機(jī)械過載保護(hù)。機(jī)械過載保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、動作可靠準(zhǔn)確、維護(hù)方便。

清污機(jī)水上部分主傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)防護(hù)罩，材質(zhì)為304不銹鋼，厚度不少于2mm，其外形應(yīng)美觀實用。

清污機(jī)柵體可分節(jié)制造，每節(jié)最大長度應(yīng)符合吊裝、運輸?shù)囊蟆Ｃ抗?jié)柵體均應(yīng)設(shè)有吊耳，便于吊裝和運輸。

清污機(jī)柵體的柵條以上部分要求使用不銹鋼護(hù)板，以防止打撈上來的污物掉落入柵體背面，護(hù)板材質(zhì)為304不銹鋼，厚度不小于2.5mm，護(hù)板拼接不宜過多過密，拼縫要求美觀（均為橫或縱縫）。

4.3.2 電氣控制操作箱的制造技術(shù)要求

箱體戶外安裝，前開門全封閉金屬外殼，不銹鋼304結(jié)構(gòu)，厚度不小于1.0mm，防護(hù)等級為IP55.

操作箱額定電壓380V；

電氣控制柜預(yù)留遠(yuǎn)程集控操作接口。

控制柜內(nèi)主要電器元件采用施耐德產(chǎn)品。4.5清污機(jī)支架

攔污柵支架為碳素結(jié)構(gòu)剛焊接件，其結(jié)構(gòu)布置應(yīng)符合招標(biāo)圖紙的要求，埋件外露面鍍鋅或噴鋅防腐，埋件與攔污柵接觸的表面應(yīng)平直。

5 結(jié)論

2015年5 月二級電站清污機(jī)改造完成并投入運行，該回轉(zhuǎn)式清污機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運行輕便（清污機(jī)旋轉(zhuǎn)時只有齒耙旋轉(zhuǎn)，其余設(shè)備均不旋轉(zhuǎn)），冬季電加熱設(shè)備投、切簡便，運行可靠，夏季的撈草、冬季的撈冰均可從清污機(jī)機(jī)頭的水平平臺泄入溢洪道，減輕了值班人員工作量。經(jīng)過2015～2016年一個豐水期和一個冰凍期的運行，清污機(jī)各項運行指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，特別是清污機(jī)采暖設(shè)備由電加熱裝置代替了燃煤蒸汽，為電站取消燃煤鍋爐創(chuàng)造了條件。

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