水電站用帶式輸送機的設計特點

曹云改，焦小五

(1.華電鄭州機械設計研究院有限公司，河南 鄭州 450052;2.鄭州水工機械有限公司，河南 鄭州 450042)

0 引言

帶式輸送機作為物料輸送的機械設備已廣泛用于電廠、煤礦、港口等各個領域，將其改造成為水電站清污系統(tǒng)中的關鍵設備并運用其傳送物料功能將水電站上游匯集的污物順利輸送至下游的成功實例，目前國內尚不多見。筆者結合湖南大源渡航電樞紐工程電站清污系統(tǒng)設計、安裝、調試全過程的經歷，對水電站用帶式輸送機的設計進行介紹，以饗同行。

1 問題的提出

湖南大源渡水電站清污系統(tǒng)的原流程是通過操作清污門機將攔污柵上的污物直接卸到壩上的料斗中，待料斗裝滿后再通過人工卸載至下游。該清污方法效率低、人員勞動強度大、人力支出成本較高、提柵清污存在安全隱患。若遇到汛期，上游大量懸浮污物快速聚集難以及時清除，這些問題已成為該電站長期以來無法破解的難題，直接影響了發(fā)電機組效能的發(fā)揮，經濟效益始終不能達到預期的目標。鑒于此，湖南大源渡航電樞紐管理處與華電鄭州機械設計研究院有限公司共同分析原因，最后決定對該水電站原清污系統(tǒng)進行提質改造，增設帶式輸送機。利用原清污機清污齒耙和活動卸污導板的功能原理，通過2條相互垂直皮帶機的轉向輸送，將上游污物輸送到排污口前，然后直接自動排放到下游。該提質改造工程完成后，水電站用帶式輸送機經過生產制造、安裝和調試，于2011年3月28日順利通過竣工驗收，目前已在湖南大源渡航電樞紐電站壩頂上正式使用，據湖南大源渡航電樞紐管理處反饋回來的信息，該系統(tǒng)運行正常，效果良好。保守測算，每臺機組的發(fā)電量由改造前的240.0(MW·h)/d提高到改造后的278.4(MW·h)/d，年增發(fā)電效益超過600萬元。

2 水電站用帶式輸送機的設計特點

(1)水電站用帶式輸送機所輸送的介質是河里的污物，主要是樹枝、樹干、泡沫和塑料瓶等垃圾，其特點是質量小、體積大，因此，筆者將皮帶機皮帶斷面常用的35°槽角改為45°槽角，增大了其承載斷面面積。皮帶機的斷面如圖1所示。

(2)普通皮帶機的入料點只有一處，但水電站用帶式輸送機入料點卻有多處。因為沿著壩面有9個攔污孔，即相應的攔污柵就有9個，清污門機要沿著壩頂軌道利用清污齒耙將所有攔污柵上的污物耙到活動卸污導板上，通過自重再溜到下面的皮帶機上。因此，卸料點不止1處，而是沿著軌道方向有9處，幾乎占據皮帶機輸送長度的90%。這就要求在沿著整個皮帶的運行方向上皮帶機的承載段要涵蓋9個攔污柵的長度，具體布置如圖2所示。

(3)從河中撈出的污物大多是樹枝、河草、生活垃圾等，它們從清污門機3 m多高的卸污導板上溜下來，對皮帶的沖擊很大。因此，采用普通皮帶機每間隔一定距離布置1個承載托輥來支撐物料的形式不太適用，而且樹枝、樹干也容易刮傷皮帶。該項目采用了一種新型的承接方式，即用承載托板代替常規(guī)的圓柱形上托輥，間隔500 mm均勻布置，可有效避免皮帶的刮傷。在托板上附帶一層光滑高分子材料作襯板，以減輕與皮帶相接觸表面的摩擦。高分子材料承載襯板具有表面粗糙度高、質量小、耐磨性能好等優(yōu)點，以此作為承載面，可大大降低皮帶的運行阻力，從而減小皮帶的驅動功率。

(4)皮帶清掃器擔負著清掃皮帶表面附著物的作用，其清掃效果的好壞直接影響著皮帶的運行。如果皮帶清掃不凈，不徹底，附著的污物會隨著皮帶卷入到皮帶的下托輥中，使皮帶發(fā)生跑偏，嚴重時會造成皮帶機無法正常運行。此處輸送的河草、塑料袋等污物在打撈上來時會帶有許多水分，這些污物很容易黏附在皮帶表面。當其卸入下一條轉運皮帶機時，用普通的刮板清掃器很難將污物刮干凈。因此，筆者采用了一種合金材料的彈簧式刮板清掃器來清理污物，其清掃器中的刮板與皮帶面始終保持一定的預緊力，這樣便可保證在不損害皮帶的情況下將污物清理干凈。

(5)皮帶機是定型產品，在運輸散裝物料(如煤、糧食等)時，根據不同工況選擇不同的系數，其功率可根據計算公式獲得。水電站用帶式輸送機與常規(guī)皮帶機相比有許多不同特點，其承載件是托板而非托輥，其摩擦屬滑動摩擦而非滾動摩擦，常用的計算公式無法滿足設計要求。通過翻閱大量的資料，研究不同場合下輸送不同物料其驅動功率的計算方法，筆者擬定出適合于該工況下的皮帶功率的計算公式，求得相應的功率并選取了相應的驅動單元。在驅動牽引件的選擇上，考慮在水電大壩上露天作業(yè)，筆者采用了內置電機式的電動滾筒作為皮帶機的牽引件，即便在雨天也不會受天氣影響，保證了皮帶機正常運行。

3 結束語

水電站用帶式輸送機在大源渡水電站清污系統(tǒng)提質改造項目完成并投入使用后，有效利用水電站用帶式輸送機原理，較好地解決了在水電行業(yè)清污系統(tǒng)輸送水中污物的技術難題。運行結果表明:水電站用帶式輸送機能夠使水電站上游的懸浮污物經該系統(tǒng)順利地到達下游，達到安全、快捷、省時、省力和提高發(fā)電效益之目的。