自動攔污柵在景莊水電站的應用

回建文, 吳瑞壽, 劉瑞廷, 高海龍

(1.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100；2.井陘縣張河灣水庫管理處，河北 井陘 050300；

3.井陘縣景莊水電開發(fā)有限公司，河北 井陘 050300)

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自動攔污柵在景莊水電站的應用

回建文1, 吳瑞壽2, 劉瑞廷2, 高海龍3

(1.西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100；2.井陘縣張河灣水庫管理處，河北 井陘 050300；

3.井陘縣景莊水電開發(fā)有限公司，河北 井陘 050300)

摘要：河床以及渠道式水電站常常由于樹枝、樹葉、雜草、生活垃圾等夾帶在水流中，不僅影響機組出力，危害機組安全運行，甚至造成機組報廢，而且隨時都可能堵塞前池攔污柵，引起潰渠事故。這已成為這類電站的一件棘手問題，在春秋兩季尤為突出，以往只能用人工打撈的方式，不僅勞動強度大，而且危險性很大。經(jīng)過反復試驗，研制成功了自動攔污柵，由立傳裝置、平傳裝置、提升裝置、控制系統(tǒng)和檢修橋等幾部分組成，采用壓力控制、水位差控制和時間控制3種工作模式，每種模式都可實現(xiàn)手動和自動控制。在攔污柵控制系統(tǒng)中，共設計了過壓、過水位差、電機過載、跳閘和手動提升5重保護。經(jīng)過2 a多的運行，狀態(tài)良好，實現(xiàn)了設計之初的目標。圖2幅。

關鍵詞：水電站；攔污柵；改造；自動控制；工作模式；保護裝置

1概述

近年來，隨著國家對綠色環(huán)保能源的投入力度加大，各地紛紛興起一大批水力發(fā)電、風力發(fā)電等清潔能源項目。景莊水電站就是國家“十一五”農村電氣化規(guī)劃中的一個重點項目。電站位于河北省井陘縣景莊村北，裝機為2臺800 kW臥式水輪發(fā)電機，壓力水頭93 m，利用張河灣水庫棄水發(fā)電，引水渠道長17 km。由于引水渠道長，一些樹枝、樹葉、雜草、生活垃圾等也夾帶在水流中，順壓力管道進入水輪機，有的能隨水流排出，有的則干脆留在水輪機中。引水渠的漂浮物問題不僅影響機組出力，危害機組安全運行，甚至造成機組報廢，而且隨時都可能堵塞前池攔污柵，引起潰渠事故。這個問題已成為電站的一件棘手問題，在春秋兩季尤為突出。以往只能用人工打撈的方式，不僅勞動強度大，而且危險性也很大。

工程技術人員經(jīng)過反復研究試驗，結合引水渠實際，在電站前池前制作了1套自動攔污柵，經(jīng)過試運行，達到了預期目的。處理后的水中已不再有直徑大于2 cm的漂浮物，只有一些碎花和木屑。攔污柵最大的設計亮點是假設各種突發(fā)情況，通過采取各種保護措施，確保引水渠不出現(xiàn)潰渠事故，確保渠下的村莊、民房、耕地安全。

2工作原理

自動攔污柵主要由立傳裝置、平傳裝置、提升裝置、控制系統(tǒng)和檢修橋等幾部分組成。立傳裝置寬度與渠道寬度一致，呈45°，并高出兩側渠墻。平傳裝置橫跨在渠道的兩側渠墻上，位于立傳裝置下游側，其工作原理就是電動機通過調速器驅動立傳裝置轉動。立傳裝置上的鐵絲網(wǎng)和齒耙將渠道中的漂浮物掛住并向上輸送，到一定位置后，通過梳理裝置和沖洗裝置將漂浮物轉移至平傳裝置，電動機通過調速器驅動平傳裝置將漂浮物輸送至渠道外的指定地點。

3自動攔污柵的工作模式

自動攔污柵共設計壓力控制、水位差控制和時間控制3種工作模式，每種模式都可實現(xiàn)手動和自動控制。

3.1壓力控制模式

渠道中的雜物在水流作用下會對攔污柵產(chǎn)生一定的壓力，雜物越多壓力就越大。根據(jù)這一特性，在立傳框架上安裝了壓力傳感器，當水流中夾帶的雜物對立傳裝置產(chǎn)生壓力并達到設定值時，壓力傳感器通過控制器啟動攔污柵。當壓力值低于壓力傳感器設定值時，攔污柵即自動進入停機倒計時狀態(tài)，設定倒計時的目的是為了徹底撈凈攔污柵前的雜物。

3.2水位差控制模式

攔污柵前如果有雜物堵塞，渠道中的水位會雍起，形成上下水位差。水位差控制就是根據(jù)這一特性，在攔污柵前后安裝了水位傳感器，當攔污柵上下游形成水位差，并且達到設定差值時，攔污柵就會啟動。當水位差回落低于設定值時，攔污柵即自動進入停機倒計時狀態(tài)。

3.3時間控制模式

如果渠道中的雜物較少，長時間達不到壓力設定值和水位差設定值或壓力傳感器和水位傳感器出現(xiàn)故障時，時間控制模式啟動；其工作原理就是安裝了1臺時間控制器，提前設定開啟時間和關閉時間，攔污柵會按照設定時間自動啟動和停止。

以上3種工作模式不分先后，互不影響，互不干擾。一種工作模式工作，另外兩種模式備用；一種工作模式失靈，另兩種工作模式自動投入工作；假如3種工作模式都失靈，警報器報警，提升保護裝置投入工作。3種工作模式都有延時和定位停機功能，延時停機是為了徹底打撈攔污柵前的雜物；定位停機是攔污柵在停機時始終停在設計好的停機位置，因為攔污柵底部與渠底有一定縫隙，為了防止雜物從縫隙中通過，停機時正好將立傳裝置上的齒耙擋在縫隙間(見圖1、圖2)。

圖1　自動攔污柵立傳裝置

圖2自動攔污柵平傳裝置

4自動攔污柵的保護裝置

在攔污柵控制系統(tǒng)中，共設計了過壓、過水位差、電機過載、跳閘和手動提升5重保護，只要有一種保護現(xiàn)象出現(xiàn)，就說明渠道中的雜物過多或機器有故障，容易出現(xiàn)潰渠事故，控制器上方的警報器就不斷發(fā)出報警聲，提醒工作人員采取應急措施；同時提升裝置投入工作，優(yōu)先保證渠道安全。

4.1過壓保護

雜物對立傳裝置的壓力逐步增大，超過工作設定值達到壓力保護設定值時，壓力傳感器會通過控制器，停止攔污柵工作；并由提升裝置將立傳裝置提出水面，雜物和水流順利通過攔污柵，保證渠道安全。

4.2水位差保護

當渠道中的雜物過多，攔污柵打撈不及，或壓力傳感器出現(xiàn)故障時，水位差保護裝置就投入工作。它還是利用攔污柵上下游安裝的水位差傳感器來控制攔污柵。當攔污柵上下游水位差超過水位差傳感器設定值，水位差傳感器通過信號線通知控制器，停止攔污柵工作，并啟動提升裝置將立傳裝置提出水面，防止?jié)⑶鹿拾l(fā)生。

4.3過載保護

為了防止各部位的電動機因故障或機械原因導致超載，不至于發(fā)生更加嚴重的事故，每臺電動機都安裝了過載保護裝置；電動機過載后會自動停機，并發(fā)警報聲。

4.4跳閘保護

攔污柵主要有4路用電設備，分別是立傳裝置、平傳裝置、水泵和提升裝置，它們工作時是一個整體，缺了任何一路，其他3路都不會正常工作或無安全保護措施。所以當任一路用電設備出現(xiàn)過載或故障導致跳閘斷電時，報警器就會報警，其他3路也不會投入工作。

4.5手動提升保護

當總電源出現(xiàn)故障，攔污柵不能工作時，手動設施可將立傳裝置提出水面，采用人工打撈方式。

5結論

自動攔污柵經(jīng)過2 a多的運行，運行狀態(tài)良好，達到了設計之初的目標，處理后的水中已不再有直徑大于2 cm的漂浮物，只有一些碎花和木屑。攔污柵不僅效率高，而且可假設各種突發(fā)情況，通過采取相應保護措施，確保引水渠不出現(xiàn)潰渠事故，確保引水渠下的村莊、民房、耕地安全，同時還解放出了大量的勞動力，在減少人員安全事故方面作用尤為突出。

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責任編輯吳昊

作者簡介：回建文(1997-)，男，在讀大學生，研究方向：水利水電工程。E_mail:hsg1957@163.com

收稿日期：2016-01-05