浅析亚热带气候区水电站技术供水系统过滤装置优化

张宏杰，吴广庆，常靖华

(1.水利部小浪底水利枢纽管理中心，河南郑州450000；2.黄河小浪底水资源投资有限公司，河南郑州450000)

1 概 述

云南省德宏州盈江县属热带、北热带湿润季风气候区，夏季主要受西南暖湿气流影响，每年5月下旬至10月期间湿热多雨，多年平均降雨量3 948.8 mm。芒缅河水电站位于盈江县大盈江一级支流芒缅河上，安装2台卧式冲击式水轮发电机组，总装机容量3 600 kW，水头390 m，年利用小时数5 358 h，多年平均发电量1 715万kW·h。

芒缅河水电站水轮发电机组技术供水系统单机配置2台手动旋转排污机械式滤水器，过滤器一主用一备用。

2 水过滤装置介绍

芒缅河水电站水轮发电机组技术供水水源取自厂外河道，过滤装置分为厂外部分和厂内部分。厂外部分包括取水口拦污栅、技术供水沉沙池。厂内部分包括厂房内手动旋转排污滤水器，每台机配置2台，互为备用(见图1)。

图1 芒缅河水电站技术供水系统示意

3 水过滤装置存在的问题

芒缅河水电站所处地域为南亚热带季风气候，雨量充足，植被旺盛，每年6—9月芒缅河主汛期间经常导致厂内手动滤水器堵塞，需要安排专人进行清理；甚至出现清理速度赶不上堵塞速度，导致水轮发电机组技术供水中断，被迫停机。

4 原因分析

芒缅河水电站技术人员对滤水器堵塞原因进行了分析，认为主要是汛期降雨量增多，经过雨水冲刷，大量腐烂植被、树叶、树枝进入芒缅河道；同时由于芒缅河流量(速)增大，河水中砂石和沙粒含量增加。另外，芒缅河水电站原技术供水系统水过滤装置比较简单，是导致滤水器在汛期经常堵塞的主要原因。

芒缅河水电站技术人员经向周边古里卡河水电站、孟戛河四级水电站、勐戛河五级水电站调研，由于上述原因汛期滤水器堵塞导致技术供水中断时常发生，是普遍现象。

5 水过滤系统优化

针对上述水电站技术供水系统过滤装置出现的共性问题，芒缅河水电站在技术论证后，决定对现有技术供水系统水过滤装置进行全面优化。按照简单易行、经济适用原则，决定保留厂外水过滤装置，对厂内滤水器进行全面升级优化。经现场查看，制定了取消厂房内部原滤水器，在生活区自行制作、安装具有自排污且具备预警功能的滤水装置(见图2)。

图2 优化后水过滤装置

升级优化后的过滤装置包括过滤灌、净水池、进水管、出水管、排沙管、上排污渠及阀门、自动报警装置等。其中，过滤罐设置2个，每个过滤罐分为净水区和脏水区，净水区上部封闭，脏水区上部开敞布置，净水池分为沉淀区和净水区，二者通过隔墙分开。图中阀门可以根据需要选择手动或者自动控制方式。

新型水过滤装置最大特点是尽可能的避免了使用动力电源，充分利用水流自身作用进行排污，且具备水源中断预警功能。其工作原理是砂石等质量较重杂质从滤水罐底部排沙管排出，腐烂植被、树枝、树叶等质量较轻杂质从过滤罐上排污渠排出。经初步过滤后，水源进入二级净水池沉淀区。沉淀后的水经过沉淀区和净水区隔板上部，从沉淀区溢流到净水区，提供给用水设备。

5.1 轻质杂质过滤

经过厂外过滤装置过滤后，含杂质水源自进水管进入过滤罐，腐烂植被、树叶、树枝等质量较轻杂质随着水流，在脏水区上部以漂流的方式排出过滤罐。

极端情况下，滤网被杂质堵塞，过滤罐净水区水位降低到设定值时，设置在过滤罐净水区的液位计动作，启动过滤罐底部位动开关，打开排沙管挡板，沉沙池中高出出水管部分净水倒流至过滤罐净水区，对滤网进行反冲洗。

5.2 重质杂质过滤

碎石、砂砾等较重的杂质，在重力作用下，逐步沉淀在过滤罐脏水区下部。杂质逐步增加，当重量大于平衡杠杆设定值时，过滤罐底部挡沙板失去平衡，打开排沙管，碎石、砂砾等杂质在重力作用下排出滤水灌。

5.3 二次沉淀

经过过滤罐净水区的水，自排水管进入沉沙池沉淀区，颗粒较小的沙粒等杂质逐步沉淀在沉淀区，经过二次沉淀的净水从沉沙池沉淀区与供水区的隔墙上部溢流到净水区，进入技术供水系统至用水设备。

5.4 供水中断预警

沉沙池设置3条水位线，从上到下依次是正常水位、预警水位、最低水位。由于河道取水中断，导致进入沉沙池水量减少，沉沙池水位下降到预警水位时，水位信号计发出预警信号。预警信号分为两路，一路送到中控室进行声光预警，另外一路直接发送至有关人员手机终端。

根据机组用水量大小和技术供水系统中断常见故障处理时间，调整预警水位，预警水位到最低水位净水可保持机组3 h用水量；确保在河道来水中断的情况下，为检修人员争取抢修时间，实现向机组提供连续技术供水。

6 优化后过滤装置特点

(1)过滤效果明显。采用过滤罐和二级净水池，满足了水质要求。

(2)安装布置方便。有水源地方均可使用，适用于野外条件差的工作环境。

(3)运行成本低。实现自动机械排污，不需要融雪性洪水高发时期，再加上春季降雨强度较大，此时对填方渠道造成巨大考验。因此，我们要对填方渠道沉降变形原因进行认真分析研究，区别对待，采取合理可行的方案进行处理，加强施工过程中质量控制，采取各种有效的预防措施来阻止沉降变形的出现和发展，从而保证渠道的行水安全，达到安全运行的目的。