三门峡电站清污技术的探索过程

王育杰 张冠军 等
2018-01-12
来源:人民黄河

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三门峡水库坝前清污经过数十年探索后,经试验和应用的清污技术主要包括回转栅式清污、提栅导栅清污、拦污浮排清污、齿耙式回转清污、液压抓斗清污、导排清污、机械与人工打捞清污等。


1.回转栅式清污


1970年初,水利部天津勘测设计研究院为三门峡水利枢纽设计了回转栅式清污机,该机由许多活动短栅组成,短栅底部带弯钩。清污时先通过驱动机构将污物捞起,提出水面后再利用冲污系统进行栅污分离。1983--1984年试运行中,其栅条易变形,弯钩刚度不足,栅链易被树木卡阻,栅污难以分离。


2.提栅导栅清污

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三门峡水电站进水口设有两道拦污栅槽,通常拦污栅置于后槽内,当盘绕吸附在栅体的污物量大、密实且无法进行有效清理时,会造成栅体前后水位差很大而严重影响发电机组出力,此时必须进行提栅或倒栅清污,即先将前槽一定水深的污物清除,落下备用拦污栅,再将后槽拦污栅提起,人工用铁耙对栅体进行清理。此清污方式工作量大、劳动强度高、费时费力,有时还需机组停机配合,清污人员与机组安全很难保证,提栅过程还会出现30%一50%的污草团重新落入水中、树根甚至石块进入水轮机蜗壳等一系列安全问题。


对于该清污方式,在机组进水口前的深水区预防大树根、两道栅槽间辊绕的大草团及河底石块进入机组蜗壳是难点,值得深入分析与研究。


3.拦污浮排清污


1998年9—10月,由清华大学设计的拦污浮排挂10大、10小浮箱和4个浮筒开展了拦污试验,10月8日拦截污物约700m3,两天内尚未用机船推污和开启孑L洞导污,污物即从浮箱前深1 m的挡板下钻过。


此拦污浮排存在的主要问题:一是不能拦住水下污物,而三门峡水库水下来污较多;二是不能随水位变化自动灵活升降,水库敞泄排沙时水位降幅达10 m以上,此时必须拆除浮箱,拆除和重新安装浮箱工作量较大,约需10 d时间,耽误诸多工作;三是钢丝绳被拉断后影响枢纽闸门启闭与泄洪安全。


4.齿耙式回转清污


2003年,江苏省水利机械总厂设计制造了齿耙式回转清污机,该机由栅体、回转齿耙、轨道、电动装置和操作机构等组成,在链条带动下,齿耙绕拦污栅回转清污。但设计单位对三门峡水库坝前污物成分与来污量缺乏足够的认识,导致清污机整体强度与能力设计偏低。2003年汛期试运行期间,来污量大,清污机出现振动大及链条、齿耙拉断损坏等问题,同时齿耙与栅体之间相对运动时易被树根、树干、枝条等污物卡死,卡死后的整体提出与清理难度很大。此清污方式还有待深入研究与完善。


5.液压抓斗清污

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清污抓斗由液压系统、滑动导架、斗体等部件组成,两侧斗齿可伸缩,在电站机组进水口有前后两道栅槽,通常将拦污栅置于后栅槽内,抓斗则由150 t悬臂吊吊起沿前栅槽下抓上提污物,下抓时,斗齿张开可接近或插入拦污栅栅条间隙,抓取贴近拦污栅面的污物。抓斗清污的主要特点是能在贴近拦污栅面的最近距离抓取一定水面深度的污物,易将水中较大的漂浮树根、树干等污物抓起。


现阶段,电站14~5”机组拦污栅前依靠150 t悬臂吊沿前栅槽下抓污物,6。一7。机组拦污栅前依靠30 t回转吊直接下水抓污。抓斗清污是经长期探索取得的一种适合三门峡水库清污特点的主流机械清污方式,效率相对较高,安全可靠,劳动强度低,一般一次抓污量可达6 m3左右,日抓污量最高约为300 m3。

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按照原设计,抓斗是可达拦污栅底部的,但污物稍多时实际入水深度仅4—6 m,抓斗靠自重下压抓污时,受到来自缠绕吸附在栅面的污物阻力、栅槽摩擦阻力及斗体自身向上的浮力等影响,难以继续深入,在增加配重、减小栅槽摩擦力、增强抓斗电机及控制系统密封安全的情况下,继续深入抓污还需考虑水下缠绕吸附在栅体上的芦苇根等污物对栅体自身强度及安全带来的影响。


三门峡水库坝前清污工作是一项长期难以有效解决的复杂技术难题。三门峡水库来污有其自身的特点和规律性,污物中以芦苇根为主,同时夹杂有大树根、树干和树枝等。数十年来,通过坝前拦污设施的建设与改造,清污设备的应用,清污技术的试验与探索,污物清运综合管理工作的强化,各项措施更加高效和实用,整体清污工作取得了良好的效果。

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