一種水電站專用濾水器結構改進設計

張會霞 謝其志 陳凱慶 葉凌

1.江蘇海洋大學，中國·江蘇 連云港 222005

2.連云港久盛電力輔機有限公司，中國·江蘇 連云港 222000

1 引言

隨著國家經濟的不斷發展，環境污染越發嚴重，特別是水污染日益加劇。水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施，又稱水電廠，它包括為利用水能生產電能而興建的一系列水電站建筑物及裝設的各種水電站設備，利用這些建筑物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調節天然水流的流量，并將它輸向水輪機，經水輪機與發電機的聯合運轉，將集中的水能轉換為電能，再經變壓器、開關站和輸電線路等將電能輸入電網，有些水電站除發電所需的建筑物外，還常有為防洪、灌溉、航運、過木、過魚等綜合利用目的服務的其他建筑物，這些建筑物的綜合體稱水電站樞紐。濾水器作為解決水質污染的最佳選擇，在水電站、化工、印染、造紙等行業的供用水管道上應用非常廣泛。作為新型水力發電廠，不僅需要一批優秀的技術人才，而且還要保證設備高效率穩定運行程度，是至關重要的因素。

水電站用水通常包含三個方面，即技術供水、消防供水和生活供水。水電站對用水的要求一般包括水質、水量、水溫及水壓。分析供水條件的諸多要求，其中水量是保證，而水質是前提，水溫水壓則是要求。由此可見，水質的要求十分重要。尤其一些水電站的過流式機組，考慮泥沙、垃圾等雜質的影響，如何保證供水質量的安全可靠是非常重要的保障環節。所以確保水電站的各種供水質量是保障一個水電站穩定安全運行的先決條件。而濾水器作為一個電站保障水質的設備，其性能穩定、效率良好、可靠運行，是保障一個水電站穩定安全運行的重要環節[1-3]。

然而目前的水電站用的濾水器技術還不夠成熟和完善，濾水器過濾產生的雜質難以集中清理，影響整個濾水器的效果[4-5]；而且濾水器內的過濾網定期維護的周期較短，使得濾水器的效率較低[6-8]，基于此，研究設計了一種水電站專用濾水器，以解決上述問題具有實際意義。

2 技術改進措施

根據當前實際市場需求和水電站水質的實際要求，針對現有水電站用濾水器的技術不足，在綜合分析、研究、實踐的基礎之上，對濾水器進行結構改進設計研究，以提高工作效率、運行周期和使用壽命為目標，設計出一種新型水電站專用濾水器。

2.1 改進方案

進行結構改進設計后的新型水電站專用濾水器結構，如圖1所示。驅動電機安裝在主體箱的底部，轉軸連接在驅動電機的輸出端，轉動桿轉動連接在主體箱的左、右內壁之間，錐齒輪安裝在轉軸的頂部，轉動桿上也安裝有錐齒輪，且錐齒輪之間相嚙合，凸輪盤固定連接在轉動桿上，且凸輪盤設有兩組，浮板活動設置在主體箱的內腔，第一過濾網鑲嵌在浮板的中間位置，且第一過濾網的頂面抵在凸輪盤的下端，支撐板固定連接在主體箱的內腔，且位于轉動桿的上方，第二過濾網安裝在支撐板的中間位置。

圖1 水電站專用濾水器結構示意圖

除雜機構包括連接板、彎折板、刮板、除雜室、第三過濾網、連接管、循環泵，連接板固定連接在轉軸的外側，彎折板固定連接在連接板遠離轉軸的一側，刮板固定連接在連接板的下端，主體箱的底部設有通孔，除雜室安裝在主體箱的底部，且與通孔的下端連通，第三過濾網安裝在除雜室的內腔，循環泵安裝在主體箱的右側，且與除雜室的下端通過管道連通，連接管的一端連通在循環泵的輸出端，另一端延伸至主體箱內腔的第一過濾網上方。

主體箱的左側連通有進水管，且進水管的末端豎直向上，進水管上還安裝有單向閥，主體箱的右側上方連通有排水管，且排水管的末端位于第二過濾網的上方。連接板設有四組，均勻分布在轉軸的外側，刮板設有兩組，間隔分布在相鄰兩組連接板之間，通孔的開口面積小于刮板的投影面積。除雜室的右側設有排料管，且排料管的輸入端位于第三過濾網的上方。

與現有技術相比，技術改進后的有益效果是：新型設計的過濾機構通過凸輪盤的轉動實現浮板的升降，使得第一過濾網的位置周期變化，從而使得底部過濾產生的雜質通過連接板的頂端刮下，并隨著刮板推向通孔，進入除雜室內集中處理，且進入除雜室的水可以通過循環泵泵回主體箱內，使得整個濾水器能夠繼續高效運轉，保證濾水效果的同時，提高濾水效率。

2.2 工作原理

裝置通過外接電源給裝置內的電器元件提供電能，并通過控制開關控制它們的開閉。使用時，首先通過進水管連通水電站的水源，并打開單向閥，水順利流入主體箱內，經過第一過濾網和第二過濾網的過濾后，在上方被排水管抽吸排出（排水管的末端連接有抽吸裝置），過濾期間，通過打開驅動電機，驅動電機帶動轉軸轉動，使得錐齒輪轉動，并通過它的傳動，使得轉動桿上的凸輪盤轉動，凸輪盤轉動時，會帶動浮板上下浮動，浮板下移時，會使得連接板的頂部與第一過濾網的底面接觸，且隨著連接板的轉動，會使得附著在第一過濾網底面的雜質被清掃下來。同時，刮板會將雜質推至通孔內，并進入除雜室，當刮板位于通孔上方時，可以使得除雜室頂部給遮擋封閉。此時，打開循環泵，將第三過濾網下方的水泵回主體箱內，使得除雜過程中誤入除雜室的水源重新回到主體箱，避免浪費，且可以通過排料管排出濾出的雜質。

與現有技術相比，經過結構改進設計后的新型水電站專用濾水器具有如下優點。第一，原理合理。利用網孔將顆粒物截留在濾網的內表面。濾網采用特殊的編織工藝，最高過濾精度可達到15μm，而且有效過濾面積大，其巧妙的設計用很小的吸嘴產生較強吸力。第二，結構簡單。一個本體、一套濾網、一套清洗機構、一套水力控制系統組成一個全自動濾水器，處理水量大，安裝占地面積小。第三，維護便捷。本體和端蓋使用螺栓連接，設備需要維護時，打開后只要將濾網抽出沖洗或更換就可以。第四，節能環保耐用。電能消耗少，反清洗耗水量低（小于過濾水量的1%），而且在反清洗時不斷流，耐腐蝕能力非常強，使用壽命長。

3 結語

隨著工業的日益進步，對于濾水器的要求也越來越高，論文中所設計的上進下出式新型水電站專用濾水器工作原理合理可行，結構簡單便于清理維護，節能耐用，必將有更廣泛的應用。