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小水电2014年第3期(总第177期)技术交流

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直栅清污机在三门峡水电站的应用

张立明(江苏省水利机械制造有限公司江苏扬州225003)

1概述

三门峡大坝是我国在黄河干流上兴建的第一座大型水利枢纽工程，被誉为“万里黄河第一坝”。大坝主坝为混凝土重力坝，长713.2m,最大坝高106m;副坝为钢筋混凝土心墙，长144m,最大坝高24m。电站厂房为坝后式，现有7台机组，装机容量41万kW,为低水头径流发电。黄河到了中游黄土高原地带，携卷着大量的泥沙，形成了世界有名的“黄色河流”。泥沙中还夹杂着大量的农作物根茎、生活垃圾(包括废弃泡沫塑料、动物尸体)、树枝、水草等。污物情况复杂，坝前清污就成了难题。

2几种清污方式存在的主要缺陷

2.1提栅清污

副坝上设置前后两重拦污栅栅槽，第一道是插入主栅，栅体前面中下部分布着一些栅齿，便于兜住垃圾；第二道是放置在平台上的副栅，当主栅需要提出来清污时，副栅下水工作，主栅提升到平台清污，由人工清污后再下水，然后提升副栅至平台，如此便完成1次清污过程。操作人员站在平台上操作既不安全工作效率也不高，提栅清污还影响进水流道的流态，容易引起机组振动，危及机组的运行安全[1]。

2.2浮筒拦污排

在大坝两侧埋设地锚，布置浮筒拦污排进行拦污，但当所拦污物得不到及时清理时，垃圾会越过浮筒底部格栅，被发电水流吸附到拦污栅前大量堆积；加上黄河水流混浊，夹杂着大量泥沙，翻滚向前，垃圾不仅水面有，水中、水下也有。随着季节的变化，流面落差也比较大，两岸钢索牵引的浮排，中间挠度大，无法自适应液面的变化。

收稿日期：2014-01-07

作者简介：张立明(1967-),男，高级工程师，主要从事水利机械产品的研发工作。

Email:yzzhangliming@

2.3栅体回转清污机

在栅体上部有驱动栅体回转的驱动轮，下部有导向轮，栅体外侧布置栅齿，栅栏整个回转时，将吸附在上面的垃圾带上岸。该设备的主要缺点是笨重，由于栅齿密，大量的柔性垃圾到达栅体顶部时，得不到及时分离，回转时又被带到下游。

2.4液压抓斗清污机

副坝上没有铺设移动清污机轨道，也没有清污机停放的场地，只有借用坝顶门机来升降液压抓斗，抓卸栅前污物，再人工导向进槽(见图1)。主坝坝顶与副坝坝顶相差约80m,完成1次清污过程需要1h左右的时间，清污效率极低；当污物量大量集中，不能及时清理时，会造成栅前后压差加大，引起电能损失[1]

图1清污卸污示意

3直栅清污机

对老坝清污方式改造时，新增的清污机要与现有设备配套，布置恰当，设计合理，这样才能保证清污设备安全运行，并为运行管理带来方便，创造

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更高的效益[2]。直栅清污机就是在现有栅槽与坝面条件下，在现有回转式清污机的基础上有针对性改进设计而研制的专用清污设备。

3.1回转式清污机

回转式清污机是集拦污栅和清污装置于一体的连续清污设备，由栅体、回转齿耙、动力传输机构、过载保护装置及不锈钢牵引链条等组成；以拦污栅体为基础，通过绕栅体回转的链条将清污齿耙驱动，实现拦污并清污[31。

3.2直栅清污机设计

常规回转式清污机安装方式是没有栅槽的，安装角度是75°,上耙齿与栅面成垂直角度，设计水头差为1～1.5m,这些都不符合现场条件。针对现场工况，改型设计如下所示(见图2)。

1-动力系统2-过载保护装置3-栅体上部挡污板4-齿耙5-垃圾处理器6-牵引链条

图2直栅清污机改型设计示意

1)栅体设计。进水口孔口净宽4.4m,考虑到清污机夜间无人开机，而黄河的来污量又大，为确保安全，栅体水头差按4m设计，主梁采用[40号，边梁用140号。边梁延伸至清污机顶部，高出传动机构500mm,并设置吊耳孔，孔径与现有液压抓梁销轴配，便于坝顶门机对它进行吊装。边梁前后侧设置泥龙滑块导向，并加侧向限位，有利清污机顺利入槽。栅节与栅节之间采用高强螺栓联接。

2)齿耙设计。齿耙管采用无缝钢管，两端用联接板密封。为确保把污物捞取上来，设计的上栅齿与栅面成75°夹角，下栅齿插入栅条20mm。为确保清上的污物能及时卸载而不被重新带回下游，将所有耙齿都设计成锥齿退八形状；事实证明伴随浓

泥水的乱蓬蓬的成团水草卸得也很利落。

3)动力系统设计。电机的扭矩满足静提升力要求，并采取双边驱动，这样受力