洼垴水电站增设前池拦污栅清污机方案与实施效果分析

张祥瑞

(西昌安宁河洼垴水电开发有限公司， 四川 西昌　615000)



洼垴水电站增设前池拦污栅清污机方案与实施效果分析

张祥瑞

(西昌安宁河洼垴水电开发有限公司， 四川 西昌615000)

洼垴水电站是一座以发电为主、兼灌溉的中型水利水电工程。工程建成后，由于前池拦污栅无清污设备，水流中的垃圾堵塞拦污栅，水电站建成后采用人工清污，清污效果差且需要停机清污，严重影响机组发电效率。通过市场调研和结合工程实际，对水电站前池拦污栅进行改造后安装了浮动自加压式耙斗清污机，改变了水电站前池拦污栅垃圾堵塞水头影响发电的状况，提高了发电效率。

洼垴水电站；清污机；实施；效果分析

1　工程概况

洼垴水电站位于雅砻江下游左岸支流安宁河中游下段西昌市境内，为安宁河干流规划中的第8级水电站，也是西昌市境内安宁河规划的最末一级水电站，为明渠引水式发电工程，水电站总装机容量3×11MW。工程由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽、送出工程等组成。首部枢纽采用“正向泄洪排沙，侧向取水”的布置形式。拦河闸坝由5孔泄洪闸、2孔冲沙闸和左右岸储门槽坝段组成，闸坝总长约110m，坝顶高程1465.80m，最大闸高15.3m；引水系统包括进水闸、引水渠道、压力前池和压力钢管等建筑物；厂房枢纽主要包括地面厂房、尾水渠和开关站等建筑物。电站利用水头26.5m,设计发电水头24.5m。

2　改造前电站清污设备状况

洼垴水电站为无压引水式电站，引水渠道长3571.105m，在渠道首部进水闸前端，设有拦污栅(栅条间距12cm)及回转式清污机。在发电厂房压力钢管取水口前设有拦污栅(栅条间距7cm)。由于前池拦污栅无清污机，在取水过程中，大量的河道漂浮物和垃圾在进入首部取水口时被回转式清污机清理到岸上。但河水中小于12cm的垃圾通过首部取水口拦污栅进入到引水渠道里面，因通过首部枢纽取水口拦污栅的大部分为柔性的塑料袋、草根等，随水流到前池拦污栅后，大部分附着在前池拦污栅上，造成前池拦污栅前后水头栅差过大。水电站运行中，为解决前池拦污栅前后水头栅差过大的问题，必须采用停机方式，由人工清污的方法来解决，而人工清除一台拦污栅污物需要停机8～12h左右。

前池拦污栅附着的渣物对发电效益的影响主要如下：

a.停机清理拦污栅时的停机损失。根据2010—2013年运行期的统计，年平均因捞渣直接损失电量67万kW·h，见表1。

表1　因涝渣直接损失电量情况

另外，因拦污栅堵塞未能及时清渣、栅差过大而被迫减负荷在以往3年的运行中经常出现，此情况申请省调度减负荷不成功时将产生不合格电量，进一步影响电站的经济效益。且栅差过大会导致拦污栅前后压差过大，影响电站生产安全。捞渣作业必须启停机配合，从而增加开停机次数，增加机组、机械磨损。

b.拦污栅水头损失，导致对发电量的影响损失。根据开斯其曼公式(Δh=ζ×v2/2g)， 拦污栅的水头损失Δh，与拦污栅水头损失系数ζ和过栅的平均流速v有关。而负荷的变化会引起过栅平均流速v变化。负荷小，v就小，负荷大，v就大，因此拦污栅的水头损失引起的电量损失，无法精确计算，只能根据实际情况进行估算，为此统计了2013年1—12月的负荷情况，对负荷情况按如下条件进行了筛选：ⓐ当日负荷介于20MW和33MW之间；ⓑ当日无泄洪出流，水全部用于发电，无多余弃水。筛选后合计为2880h，在此时间段内，按拦污栅未及时清污导致的拦污栅水头损失为0.8m进行估算，引起的发电损失约为388万kW·h。

c.清理拦污栅所付出的人工成本。按安排清理拦污栅发生的人工费用统计，每年前池安排人工捞渣人工费用约为2.8万元。

d.损失汇总。根据以上分析，年发电量损失=直接损失电量+水头损失电量=67+38=455万kW·h；因发电量损失导致的营业收入损失=损失发电量×汛期上网电价/(1+增值税率)=455×0.21/(1+17%)=81.7万元；因人工清污造成的总损失为81.7+2.8=84.5万元。

3　国内目前清污机制造性能和应用情况

根据市场调查和查阅相关资料，国内目前清污机主要有回转、耙斗、自动抓脱梁、挖斗和抓斗等结构型式。

各种清污机主要性能和应用情况见表2。

4　洼垴水电站拟增设清污机方案比较

洼垴水电站前池拦污栅为倾斜设计，拦污栅上的污物主要为树枝、草根及薄膜等柔质垃圾，根据国内清污机制造情况及各电站的使用情况，使用回转式清污机和耙斗式清污机可以清除水下拦污栅上附着的污物，以下是两种清污机安装方案比较。

表2　各种清污机主要性能和应用情况

方案一：安装回转式清污机。需要在3台机组压力钢管前的拦污栅上安装，安装台数为3台，并需要停机约一个月用于水下部位的施工。经询价，安装回转式清污机报价为308万元。

方案二：安装自加压耙斗式清污机(专利产品)。安装1台，利用轨道在3个取水口移动行走即可覆盖3个拦污栅的清污。需要将拦污栅提出水面进行检查和修整，以利于拦污栅栅条同清污机耙齿的配合，仅需要一次停机时间，停机时间约1d。报价为93万元，具有很高的经济优势。

经比较后，采用了在前池处装设自加压耙斗式清污机1台的方案。

5　安装实施情况

2014年4月同生产厂家确定具体施工方案， 5月初进场施工，施工中严格按照拟定的技术方案实施，整个施工安装过程十分顺利，施工中停机一次，停机约12h，整个安装在6月底完成施工。

施工中发现和解决的问题如下：

a.原拦污栅栅体分三块制作，栅条间有约5cm的间隙没有连在一起，进行修补后，使删条连接成一个整体，以利于耙斗耙齿同栅条的紧密配合。

b.增加调整了耙斗行走轮栅条，保证耙斗在水下正常行走。

c.增加了拦污栅顶部到清污机的挡板，确保耙斗水下清理的污物顺利出水和归集。

6　安装后的效果

a.安装完成后，在机组满负荷发电情况下，不停机进行前池拦污栅清理，未发现影响机组发电的不利情况，清理干净后，栅前栅后水位差可降至60cm，比原来人工清污时栅差长期保持在160～200cm降低较多，且清理1台机仅需要4～5h左右。

b.新安装的清污机采用遥控器控制，控制距离在50m左右，操作人员可以在安全的施工作业位置操作，彻底解决了人工清渣带来的施工安全风险问题。

c.在没有多余发电水量的情况下，使用新安装的清污机，提高了电站负荷曲线保证率，提高了发电质量。

7　结　语

a.自加压耙斗式清污机在洼垴水电站的使用是十分成功的，有效解决了前池拦污栅柔性垃圾附着表面造成的水头损失。

b.自加压耙斗式清污机在洼垴水电站安装后，每年可增加发电量约455万kW·h，企业营业收入增加81.7万元，项目改造实施总投资利润率为87.8%，经济上是十分优越的。

c.自加压耙斗式清污机对沉在水下拦污栅表面的柔性垃圾清理效果非常好，在同类型水电站中可以优先选用。

Analysis on the plan and implementation effect of additionally installing forebay trash rack remover in Wanao Hydropower Station

ZHANG Xiangrui

(XichangAnningRiverWanaoHydroelectricDevelopmentCo.,Ltd.,Xichang615000,China)

Wanao Hydropower Station is a medium-sized water conservancy and hydropower project which is based on power generation primarily and irrigation. After the project is constructed, since forebay trash rack is not equipped with trash removal equipment, garbage in the water flow blocks the trash rack. Manual work is adopted after the hydropower station is constructed, the trash removal effect is poor, and the machine should be halted for trash removal, thereby seriously affecting the unit power generation efficiency. After hydropower station forebay trash rack is transformed, floating self-pressurization scraper trash remover is installed according to market investigation and combining with engineering practice. The situation of blocking water head by the garbage of hydropower station forebay trash rack and affecting prower generation is changed. Power generation efficiency is improved.

Wanao Hydropower Station; trash remover; implementation; effect analysis

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.04.018

TV732.2

B

1673-8241(2016)04- 0068- 03