二级电站增效扩容清污机改造

（新疆天富能源股份有限公司红山嘴电厂，石河子市，832204）冯国雄

二级电站增效扩容清污机改造

（新疆天富能源股份有限公司红山嘴电厂，石河子市，832204）冯国雄

介绍二级电站清污机发展历程及增效扩容清污机改造的经验。针对高寒地区清污机运行特点，改进了清污机的结构与加热装置。

增效扩容；清污机；改造

1 概述

红山嘴电厂二级电站位于玛纳斯河中上游东岸。电站首台机组1978年10月2日发电，1980年9月22日4台机组全部投产，电站装机容量4×3 200kw。年设计发电量4 800万kwh。2013年7月二级电站增效扩容建设项目实施方案获得水利部、财政部批复。项目总投资4 159.74万元。在不增加机组台数的情况下通过增效扩容改造电站装机容量增加到4×3 200kw。

玛纳斯河是西北高寒地区典型的多泥沙季节性河流。引水渠中夏季杂草、木棍较多、冬季冰块较多，严重影响水电站的正常运行。二级电站作为红山嘴电厂最前沿的电站，草害和冰害更为严重。为防止这些漂浮物（夏季杂草、冬季冰块）进入进水口，影响水轮机进水能力，二级电站前池进水口前设置了清污机。

2 清污机的作用及结构

设置在水电站进水口前，用于拦阻水流挟带的水草、漂木、冰块、积雪等杂物（一般称污物）的框栅式结构。主要由边框、横隔板、栅条、传动装置和电气控制部分构成。清污机所受荷载，除自重外，主要是污物堵塞后，在栅前后由于水位差形成的水荷载，一般按2～4m水头考虑。拦污栅的栅面尺寸决定于过栅流量和允许过栅流速。为减少水头损失和便于清污，一般要求过栅流速不大于1.0m/s左右。在寒冷地区的冬季,需要对清污机采取防冻措施。

3 二级电站清污机发展历程

3.1 人工清污的固定式拦污栅

二级电站建厂时，在前池引水口200m处的引水渠处，设置了固定式拦污栅，用于阻挡引水渠中的杂草和冰块，防止杂物进入前池。拦污栅上的杂物主要靠人工进行清捡。

二级电站引水渠水深4m，人站在拦污栅工作桥上很难将拦污栅下部的污物打捞上来，特别是遇到较大草洪时，拦污栅经常被杂物堵死，造成水流被堵，威胁引水渠的安全。

3.2 半自动的拦污栅

为解决拦污栅杂物打捞问题，1984年在二级电站引水渠固定拦污栅上加装了电动吊葫芦和齿耙，用于扒掉拦污栅上的污物。固定式拦污栅改造为半自动拦污栅提高了拦污栅的清污能力。

3.3 回转式清污机

1985年为提高电站发电能力，减少草害和冰害对电站的影响，二级电站在保留引水渠半自动拦污栅的基础上，在前池每台机组压力钢管进水口前各增设了1台回转式清污机。清污机采用齿轮传动，由栅体、栅块、大架、连片、销子、传动装置以及电气控制设备组成。清污机加热装置采用水箱加入高压蒸汽的方式。电站捞冰、捞草时，清污机大架、栅体、栅块一同旋转，增加了旋转部件的自重，清污机的栅体、栅块、连片、销子极易变形、损坏。

4 二级电站增效扩容清污机改造

4.1 改造的总体要求

2013年二级电站实施增效扩容改造时，由于4台机组清污机栅体变形、锈蚀严重,结构复杂，运行稳定性差，检修维护工作量大。决定对4台机组清污机进行改造。由于该电站地处严寒地区，冬季必须考虑捞冰工况，清污机改造总体要求：系统应满足电站连续安全运行的要求，清污设备及附属设备（传动装置、栅条、框架、导污板）必须加设防冰冻装置，以确保清污机在-40℃时安全可靠运行。清污系统在满足运行要求的条件下，其结构应简单可靠，且便于安装、维护、试验测试、易损件更换、设备管理等。

4.2 清污设备主要技术参数

倾斜角：70°

栅条间距：80mm

栅条材料：Q345C

滚轮材料：不锈钢

拦污栅数量：4台

孔口净宽x垂直高度：3.5×8.88

清污机栅体设计水位差：2m

清污机卸污高度：1 800mm

清污机清污能力（每台套）＞30t/h

清污种类：农作物根茎、动物尸体、树木、水草、浮冰等；

运行工况：夏季排漂，冬季排冰

保温措施：链条轨道设置电热装置，栅条迎水面冬季水位附近设计电热装置。

冬季水位：712.99m

底板高程：709.12m

闸墩顶高程：718.00m

4.3 拦污栅安装要求

对原有闸墩侧墙表面进行处理，在不破坏原有闸墩结构的条件下，使之达到安装回转拦污栅的要求；拦污栅轨道尽量采用钢结构。

4.4 清污设备结构要求

4.4.1 回转式清污机

采取回转链条式清污。清污机主体应包括拦污栅栅体、齿耙、驱动装置、牵引链、导向轮、挡污板、安全保护装置和电器控制系统。齿耙应绕拦污栅栅体回转，在拦污栅顶部前向上，至顶部后齿耙向下转动，在顶部应将污物顺利卸除。清污机机组结构应可靠，运行平稳，传动部件灵活。

清污机的型号、孔口尺寸。清污机的实际宽度和高度按照二级电站进水口实际尺寸，由设计院、业主和制造商结合电站原有图纸以及三方到现场的联测成果共同确定。

机头要求采用水平布置，电机要求布置于机身内部，以不影响卸污。

电机防护等级IP55，绝缘等级F，功率11KW，减速器采用XLED11-106-187

耙齿插入栅条深度应整体均匀且不小于50mm，工作齿长度不小于200mm。齿耙要求能清理树木、动物尸体、袋状物及白色垃圾。清污机耙齿轴使用无缝管不得低于φ180x16，以保证清污机耙齿刚性要求。齿耙间距不得大于0.3m，以提高工作效率。为提高工作效率耙齿及轴应采用Q345C，单个耙齿厚度30mm。

为减少对过流截面的影响，栅条采用焊接钢结构，以保证栅条侧向稳定性，栅条材质Q345C，栅条采用16×60扁钢制作。

清污机材料要求：回转板链为板式套筒滚子链，材料全部采用不锈钢，滚子直径不小于75mm，板链厚度不低于10mm，销轴直径不小于22mm，滚子与轨道接触摩擦表面必须采用不锈钢。传动轴应有足够的强度及安全系数，传动轴使用无缝管不得低于φ180x25；传动链条应有足够的强度及安全系数；轴承支座块应有良好的润滑条件，以保证张紧装置发挥作用。滑动轴承应适应低速重载的设计工况要求，采用高级自润滑轴承，以提高耐用性；设置有传动链条TG635；联接螺栓采用高强度螺栓8.8级；螺母采用8级；其它材料可采用45钢等，根据设计而定。

清污机栅体刚度要求：拦污栅主梁、应有足够的强度与刚度，在设计水位差时其挠度应不大于1/ 600孔口宽度。

清污机的栅体采用焊接钢结构，边梁、主梁材质Q345C。

清污机的栅条及零部件表面除不锈钢材料外应进行喷锌防腐处理，按《水工金属结构防腐蚀规范》要求进行。

喷锌厚度：160μm

底漆：采用842环氧云铁防锈漆，喷涂二道，要求干漆膜不小于60μm；

面漆：采用银灰色氯化橡胶面漆；

复合涂层局部最小厚度不小于280μm，配套防护时效不得低于20年。

清污机应设有机械过载保护。机械过载保护装置结构应简单、动作可靠准确、维护方便。

清污机水上部分主传动机构应设防护罩，材质为304不锈钢，厚度不少于2mm，其外形应美观实用。

清污机栅体可分节制造，每节最大长度应符合吊装、运输的要求。每节栅体均应设有吊耳，便于吊装和运输。

清污机栅体的栅条以上部分要求使用不锈钢护板，以防止打捞上来的污物掉落入栅体背面，护板材质为304不锈钢，厚度不小于2.5mm，护板拼接不宜过多过密，拼缝要求美观（均为横或纵缝）。

4.3.2 电气控制操作箱的制造技术要求

箱体户外安装，前开门全封闭金属外壳，不锈钢304结构，厚度不小于1.0mm，防护等级为IP55.

操作箱额定电压380V；

电气控制柜预留远程集控操作接口。

控制柜内主要电器元件采用施耐德产品。4.5清污机支架

拦污栅支架为碳素结构刚焊接件，其结构布置应符合招标图纸的要求，埋件外露面镀锌或喷锌防腐，埋件与拦污栅接触的表面应平直。

5 结论

2015年5 月二级电站清污机改造完成并投入运行，该回转式清污机结构简单、运行轻便（清污机旋转时只有齿耙旋转，其余设备均不旋转），冬季电加热设备投、切简便，运行可靠，夏季的捞草、冬季的捞冰均可从清污机机头的水平平台泄入溢洪道，减轻了值班人员工作量。经过2015～2016年一个丰水期和一个冰冻期的运行，清污机各项运行指标均达到设计要求，特别是清污机采暖设备由电加热装置代替了燃煤蒸汽，为电站取消燃煤锅炉创造了条件。

TM622

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1008-0899（2016）04-0049-03