澄海莲阳桥电站进水口浮筒式拦污浮排的设计总结.docx

澄海莲阳桥电站进水口浮筒式拦污浮排的设计总结夏梦艳(广东省水利电力勘测设计研究院，广东广州510635)摘要:通过对水电站进水口浮筒式拦污浮排的设计及制作安装过程中的实际情况，总结出新的设计思路，优化浮筒式拦污浮排结构，克服了传统型式的不足，使其安装简单，便于清污，对以后的设计有一定参考作用。关键词:澄海莲阳桥;水电站;浮筒式拦污浮排;设计中图分类号:TV732+.2文献标识码:B文章编号:1008－0112(2012)07－0054－02当电站上游来水受污染严重、水面含生活垃圾和树枝竹木等漂浮物较多时，为有效防止污物进入水轮机，保证机组的安全正常运行，通常在机组的引水段设置2道拦污装置，第1道为拦污浮排，第2道为进水口拦污栅。本文介绍了广东澄海莲阳桥电站浮筒式拦污浮排的设计及笔者的体会，总结出浮筒式拦污浮排在设计中的一些计算方法，并提出了对传统式结构的一点改进意见，使其结构更合理、清污更方便，以期对同业人员在今后的设计中有一定的参考作用。1工程概况澄海莲阳桥闸工程位于韩江下游东溪支流莲阳河中部，距离出海口约12km，桥闸东北侧为莲下镇，西南侧紧靠澄海城区，行政区域隶属汕头市澄海区。澄海莲阳桥电站位于莲阳桥闸下游右岸，属坝后式厂房，总装机容量为3×1330kW。主厂房内装有3台灯泡贯流式机组，水轮机型号为GZTF08C－WP－370，发电机型号为SFWG1330－64/4220。由于电站上游为城镇居住区，生活垃圾和水面漂浮物较多，所以除在机组进水口设1道拦污栅外，另外在电站引水口处设1道拦污浮排。2浮筒式拦污浮排设计简介2.1平面布置拦污浮排布置在电站进水口前池，为弧线布置，总跨度约为35.0m，弧垂为1.5m。浮排由10套浮筒装置及左右2套端部装置通过连接件连接组成，端部装置可沿竖向轨道随着水位的变化而升降。拦污浮排的总体布置见图1所示。2.2主要构件1)浮筒装置及连接件图1拦污浮排布置地意(单位:mm)浮筒装置主要由浮筒、吊栅及交通踏板组成。浮筒上方设交通踏板，以便清理污物和巡检之用;下部悬挂吊栅，以拦截漂浮物。浮筒装置之间及浮筒与端部装置之间均采用十字铰和销轴形成铰接连接，使各装置之间能在竖向和水平向作小角度的相对偏转，实现各装置间的柔性连接，以顺应水流的波动变化。莲阳桥电站拦污浮排浮筒装置采用双浮筒布置形式，浮筒由2个筒体组成，筒体为圆形断面，断面直径为Φ500mm，长为3m。焊接在浮筒装置顶部的踏板为长方形格栅结构，吊栅通过吊环挂在迎水面浮筒底部，栅条间距为0.15m，高度为1.2m。装置主要构成如图2所示。2)端部装置端部装置见图3所示，装置主要由浮箱和小车装收稿日期:2012－04－09;修回日期:2012－05－11作者简介:夏梦艳(1985－)，女，本科，助理工程师，从事金属结构设计工作。·54·2012年7月第7期夏梦艳:澄海莲阳桥电站进水口浮筒式拦污浮排的设计总结No.7Jul．2012图2浮筒装置示意置组成，小车装置通过悬臂轮与轨道紧密结合，并可沿轨道上下行走。浮箱悬吊于小车装置下方，其主要作用是:当水位上升时，产生上浮力顶托小车沿轨道往上走，防止小车卡死;当水位下降到一定高度时，对浮排起支撑作用，防止吊栅直接碰撞底砍。根据经验，本工程浮箱尺寸为1040mm×710mm×1500mm(长×宽×高)。使整个拦污浮排在垂直面形成“U”字型的状况;如果浮箱体积过小，则端部浮力过小，无法正常顶托小车沿轨道向上行走，容易卡死。莲阳桥电站的拦污浮排浮箱由于体积估算过大，最后只能通过现场在浮箱上开孔，然后往里灌水来调整其产生的浮力大小，才使整个浮排保持在同一水平线上。如何合理确定端部浮箱体积使之产生的上浮力，既能保证整个浮排装置处在同一水平线上，又能保证当水位上升时产生足够大的顶托力，是每个设计人员在进行拦污浮排设计时都要涉及到的一个问题。笔者推理出一套简单的计算方法，现介绍如下:根据拦污浮排的平面布置情况和结构设计要求，首先已知以下参数:L，单个浮筒装置长度;n，浮筒装置个数;G1，单个浮筒装置重量;S，浮筒的断面积;G2，除浮筒装置、端部装置外所有其他构件重量;G3，端部连接装置重量。①单个浮筒水面以下的体积V1的计算根据浮力公式F1=ρgV1令F1=G1，则:ρgV1=G1，得V1=G1/ρg注:V1必须满足V1＜SL，否则应重新调整S值。②单个浮箱体积V2的计算同样根据浮力公式F2=ρg(nV1+2V2)令F2=nG1+G2+2G3，则:ρg(nV1+2V2)=nG1+G2+2G3，得:V2=［(nG1+G2+2G3)/ρg－nV1］/2式中F1为单个浮筒产生的浮力;F2为整个浮排产生的浮力;ρ为水密度;g为重力加速度。③让浮箱尺寸(长×宽×高)a×b×c的确定一般浮箱按长方体来设计，即V2=abc。当水位下