蹇家灣水電站取水口柵前清渣技術改造實踐

徐榮祥

摘 要：蹇家灣水電站取水口攔污柵前漂浮物、懸浮物極多，困擾該電站安全運行和經(jīng)濟運行多年。通過柵前加裝清渣裝置改造后，問題得到較好解決，不僅避免了改造前攔污柵柵差大給機組運行帶來的安全風險，還徹底的解決了洪水期間機組降負荷或停機停產(chǎn)的發(fā)電損失問題，該技術改造項目的實施，取得較好的安全和經(jīng)濟雙重效益。

關鍵詞：水電站；取水口；清渣；改造

中圖分類號：TV73 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0146-02

Abstract： There are a lot of floating objects and suspended solids in front of the water intake barrier of Jianjiawan Hydropower Station， which has troubled the safe operation and economic operation of the power station for many years. After retrofitting the slag removal device in front of the grid， the problem is solved well， which not only avoids the safety risk brought to the operation of the unit by the big difference of the pollution grid before the retrofit. It also solves the problem of power generation loss caused by load reduction or shutdown during flood period. The implementation of the technical transformation project has achieved better safety and economic benefits.

Keywords： hydropower station； water intake； slag cleaning； renovation

1 技術改造方案

1.1 改造技術條件

該電站裝有兩臺1.3萬機組，一機一洞引水方式。取水口單孔凈尺寸為4.25m×8.26m（寬×高），設計流速0.85m/s，進口設置中墩一個，兩孔設有攔污柵四扇，攔污柵底部高程？犖703m，攔污柵起閉設備平臺高程為？犖729.5m。受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，取水口前設攔污筒，攔污網(wǎng)施工難度大，造價高，可行性不大；柵前設置滾筒式除渣系統(tǒng)，無安裝場地。經(jīng)過廣泛調研論證，結合現(xiàn)場場地結構及設施布置，確定柵前抓斗懸吊式機械清渣裝置比較適合實際，具有改造范圍小，施工安全、改造費用低、除渣轉運滿足現(xiàn)場條件等優(yōu)點。

1.2 技術改造思路

圖1為蹇家灣電站取水口原狀照片。圖片中地面平臺高程為？犖719.5m，平臺以下迎水側？犖715.6和？犖711.6高程處有兩層橫向聯(lián)系梁。

圖片中兩排混凝土立柱之間的區(qū)域為攔污柵安裝、檢修、維護通廊，擬增設的機械清渣裝置裝設其間。該方案能充分利用兩排混凝土立柱作為承重支撐體，只需在滿足提升高度和廢渣轉運高度的立柱上加裝清渣機運行軌道，就可以實現(xiàn)柵前機械除渣的目的。

1.3 清渣設備調研

現(xiàn)場條件決定，清渣設備的結構尺寸應與現(xiàn)場條件相匹配。經(jīng)廣泛考察清渣設備生產(chǎn)廠家，多方了解其除渣方式和制造方法，目前， 國內清渣設備類型多樣可供選擇，結構尺寸設計靈活，可量身定制，為該電站取水口因地制宜的除渣提供了有利條件。

1.4 設備選型

從滿足蹇家灣電站攔污柵懸浮物清除及現(xiàn)場條件考慮，選用四川某廠生產(chǎn)的XDL型懸掛電液式清污機（圖2為該設備的結構原理圖），能實現(xiàn)技改目的。但是，該清污機抓斗最小加工厚度應大于500mm，否則液壓操作機構無法傳動，而現(xiàn)場現(xiàn)狀條件不滿足要求。需要對現(xiàn)狀土建設施進行改造。

1.5 土建改造

拆除？犖711.6m、？犖715.6m和？犖719.5m高程處迎水側三層聯(lián)系梁，工程量較小，經(jīng)與原設計單位進行了結構安全校核，拆除該聯(lián)系梁不影響結構安全，確定實施拆除改造。拆除聯(lián)系梁，將柵前水平間距增加到1000mm，完全滿足抓斗垂直提升和水平行走的條件。進行此局部的土建改造便實現(xiàn)清污機正常工作空間條件。

1.6 清渣系統(tǒng)技術要求

為了能保證清污機抓斗落下時能準確、順利沿攔污柵迎水面滑落，首先，對攔污柵柵葉間距要求高，間距誤差超過5mm應進行校正；其次是抓斗的導向定位。解決方案是在柵板頂部加裝導向柵，引導清污機抓斗順利貼合柵葉起落。清污機工作原理：清污機移至工作面→移動清污機抓斗耙爪對正欄污柵→抓斗小車下滑（同時，耙爪將貼在攔污柵面的渣攬入籠中）→電動液壓推桿推出，耙爪閉合，關閉污物→抓斗小車連同污物靠葫蘆提起離開水面→整機移至卸物處→電動液壓推桿拉回，傾倒渣物，以上操作均可通過無線遙控器操作完成。主要技術參數(shù)：蹇家灣電站單臺機組額定流量為44m3/s，控制流速0.85m/s，為了保證清污機能在該流速下順利放入水底同時兼顧軌道承重能力，綜合考慮后將清污機長度確定為2550mm，起升高度24m，重量5000kg。

2 改造效果

該項目在2014年立項，2015年2月開始施工，2015年3月全面完成改造工作，總投資約40余萬元。改造完畢通過無水、有水和動水試驗，證明清污機移動正常、抓斗升降靈活，清污效果良好，一臺清污機能滿足四扇攔污柵清渣需要。項目改造完成兩年，柵差控制在0.5m以內，機組從此沒有因柵差大而降負荷運行，實現(xiàn)良好安全和經(jīng)濟運行效果。

2.1 節(jié)約生產(chǎn)成本效益顯著

項目改造完成后汛前訊中均不需委托專業(yè)隊伍進行潛水作業(yè)清理攔污柵附著物。據(jù)統(tǒng)計，改造前的2012年至2014年潛水作業(yè)共計14臺次，平均每年4臺次，單次作業(yè)費用3萬元，改造后每年可節(jié)約清污費用12萬元。

2.2 增加發(fā)電效益顯著

改造前由于攔污柵表面附著垃圾嚴重影響機組實際水頭，造成機組出力不足。據(jù)統(tǒng)計，改造前的2013年因水頭不足導致降出力運行損失電量58萬kWh，2014年損失電量69萬kWh。同時，改造前需要停機清渣，而改造后可以實現(xiàn)不停機清理，大大減少了發(fā)電損失。特別是2017年9-10月，由于雨水充足，清渣次數(shù)達50余次，如果沒有技改，將造成520余萬kW·h的發(fā)電損失。

2.3 安全效益顯著

改造前由于攔污柵附著大量垃圾阻礙水流通過，導致攔污柵前后壓差高達5m，巨大的壓差極易造成攔污柵柵體損壞，甚至危及發(fā)電設備。改造后柵差均控制在0.5m以內，且無潛水作業(yè)風險，避免機組工作在振動區(qū)運行和頻繁停機的安全隱患。安全問題得到了徹底解決。

3 結束語

汛期，是水電站發(fā)電的高峰期，來水大且集中的時期，庫區(qū)山體極易出現(xiàn)滑坡，加上任河兩岸居住群眾較為集中，導致庫區(qū)漂浮物、對電站的攔渣、除渣帶來更高的要求。蹇家灣電站清污系統(tǒng)的改造雖然改動小，設備簡單，但是改造后效果明顯。解決了汛期降出力運行、汛期停機清渣、潛水清污等安全問題，大大降低了清污的勞動強度和清污過程的安全風險，經(jīng)濟效益非常明顯。但是，該電站清渣系統(tǒng)的改造還是略有不足之處。主要表現(xiàn)在，改造時受空間和清污機軌道承重能力的限制，導致抓斗單次清污量偏小，同時在攔污柵堵塞嚴重時水壓增大，抓斗下落困難，還需不斷改進。綜上所述，蹇家灣電站進水口柵前清渣系統(tǒng)的改造是成功的，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]鄧育林.漫灣水電廠攔污柵前后水位差過大處理措施[J].水電站機電技術，2008（01）.

[2]任玉珊，高金花，楊敏.水電站攔污柵銹蝕和堵塞增加水頭損失的試驗研究[J].水利水電技術，2004（09）.

[3]向忠義，賴真明.龍頭石水電站機組取水口攔污問題探討[J].四川水利，2015（1）.

[4]廖楷，蔣迪.特殊環(huán)境條件下消防水池取水口（井）設置技術探討——以四川省甘孜州拖壩鄉(xiāng)鄉(xiāng)村酒店為例[J].給水排水，2018（01）.

[5]王義鵬，閆勇.換流站生產(chǎn)、消防水池結構設計探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（23）.

[6]龔萬陽.亭子口水利樞紐魚類增殖站蓄水池及南側邊坡處理合理性探討[J].四川水利，2017，38（06）：8-13.