水电站拦污栅清污设施综述

陈丽君

河海大学机械学院常州

摘要本文简要介绍国内外现有各种水电站拦污栅清污机的形式及特点．提出了一些污物处理方式和今后研制和选用清污机时应注意的问题。

关键词水电站拦污栅清污机排污系统链查

引言

水电站及泵站进水口前经常堆积有大量污物，污物种类复杂，有稻草、树叶、树枝、流术及动物尸体等，北方地区还有雪浆、流冰等。如不及时清除，拦污船前后水位差可达效米，轻则影响出力，重则堵塞甚至压垮拦污船．危及电站及泵站正常工作，或迫使电站停机处理，造成大萤电能损失。我国早期建造的电站大多未设拦污栅清污设备，人工清污工作量大，工作效率低且劳动条件恶劣。为保证电站安全运行．充分发挥其效益，实现清污机械化势在必行。近年来我国根据拦污船特点及污物的种类和大小，自行试制的清污机已有多种，取得了较好清污效果，为进一步研制提供了宝贵经验，国外清污机的研制水平较国内高些，有的已实现系列化。本文综述国内外已有的清污机现状，以供有关部门根据我国国情进行研制和选用。

l 清污机类型及其特点

清污机通常由工作装置，门架及行走、回转机构，排污设备等几部分组成，每一组成部分又有多种结构形式。

1．1 工作装置

工作装置是指清污器及其升降、驱动装置等。清污器根据拦污栅形式及污物大小有耙斗、挖斗、抓斗、梳齿、回转栅叶等形式。清污斗的升降，按其所使用动力可分为电动和液压驱动，电动式的又有钢丝绳和链条驱动等清污斗张闭也有依靠电动卷扬机或用液压控制之分。

1．1．1 清污器

清污器是清污机工作装置的主要部件之一，清污效果的好坏很大程度上取决于清污器性能，目前已生产的清污机的清污器按其形式和清污特点来分有：播学采尉卷参加了水立的资料收浆工作啦稿日螂{1B92—02-24·60 ·

1．1．1．1 耙斗式

我国昆明勘测设计院试制的耙斗式清污机[1】[．】，其耙斗的耙齿成栅条形，间距与拦污栅栅条间距相等，耙齿长度能深入栅条内一定深度，以便插入栅条耙取污物。为防止卡阻，在耙齿上设压力弹簧，遇障碍时可使耙齿上抬，越过障碍继续工作。另外还设置拐臂对耙齿施加一定压力以将齿尖插入栅条内耙取淤积密实的污物。耙斗本身则需有相当自重以便在拦污栅前后水位差较大时能下到拦污栅底部。耙斗升降方

式是依靠自重，经导轨导向沿栅面下降，用卷扬机通过钢丝绳牵行上升。这种形式适用于中小型水电站，且污物为水草、稻草、草根、树叶等比较柔软物质我国以礼河三级、西洱河一级及援外格拉都斯等电站清污机属这种形式比利时ACEC公司、挪威KV AERNER公司及德国NEGRPIC公司生产的清污机也属耙斗式比利时ACEC公司耙斗式清污机，其耙斗升降靠电动卷扬机构完成，耙斗张闭由液压装

置控制：活塞杆伸缩带动摆杆摆动，使缠绕在摆杆端部滑轮上的钢丝绳长度发生变化t控制耙斗张闭图1为挪威生产的GSH3300型图1除了耙斗外，这类清污机有的还配有带抓斗的悬臂吊或液压式抓斗，以抓取流木、树根、及动物尸体等较大污物，

1．I．1．2 挖斗式

圈2 液压清污机外形图增加了清污功能，清污效果更好。

工作装置由动臂、伸缩斗杆、清污挖斗和抓斗组成Ⅲ，由液压缸驱动。清污挖斗为栅条形式结构，可对拦污栅自下而上清污，另外配有清污抓斗，它为不对称式栅条结构，可自上而下对拦污栅清污，两种清污斗均可用来清除水面漂浮物。带式网带(见图3)。它由链轮、链条带动．绕污曼—薹蓍截物坠污栅落，在通于配集套常网蓁作使板污提槽蓍为用妻火中升可有电过，再厂效程霎、中墨拦收城截蒌集由压去和市霎供力囊清除水除。囊水等冲它取洗与源圣上

中水，使悬游系侧囊污浮统拦污物的雾承一赢垦方竺塑曼=1。92 1J r19 {一 a 吾三虿i；量再：甬2／■Ⅲ一J 町赢·Jl』辱4醴匠}清污机性能更为优越，例如：

L 1．2．1 全液压拦污栅清污机]

日本丸岛株式会社水制作所生产的一种清污机其工作装置由耙斗、耙斗升降机构、变幅机构等组成。耙斗上下升降由液压系统控制，可上耙也可下推污物，而且由液压系统把耙斗压在拦污船内，对拦污栅进深犬，不会由于污物堆积而抡齐，也不受水流影响，属强制式清污，可有效地耙取污物1．1．2．2 梁式耙斗链条传动

簿国OSSBERGER公司生产的清污机工作装置由耙斗、传动轴、回转链及电机等组成。耙

斗为H型粱式结构，前面装有高强、高耐磨橡胶，耙斗两端固定在链条上，当链条在动力装

置驱动下作回转运动时，带动耙斗沿拦污栅面运动，将污物刮下来，倾倒在集污槽中，由传

送带运走链条驱动器装置有两种t～种为中问穿以刚性很大的传动轴连接I一种为两边链

条分别由两台同步电机驱动，使耙斗能均衡动作。这种清污机属铲耙式，其特点是整机刚性

好，操作简单、效率高。

1．1．2 3 伸缩管耙式清污机

这种清污机为日本电工业株式会社生产的产品，结构新颖，性能可靠。它由卷扬机构、升

降绳、伸缩管、耙斗及摆动油缸组成清污时卷扬机工作，放松升降绳，耙斗依靠自重下降，

伸缩管也随之逐节伸出，当耙斗到达工作位置时，另一套卷扬机构使耙齿伸向栅槽。升降卷

扬机使耙斗沿栅面上升，伸缩管也随之逐节收回，当耙斗到达顶部，摆动油缸动作使耙斗摆

动一角度，将污物倾倒于污槽里。这里的伸缩管相当于刚性臂架，起定位和防止水流冲击等

作用

1．1．2．4 回路式清污机口

日本佐藤铁工所制造的C机种和D机种清污机属回路式清污机。C机种清污机是将若干

个耙斗分别装在回路上，耙斗沿拦污栅面上耙运转到顶部，污物自动卸到集污槽或传送带．，然

后耙斗沿背面下行，直到底部重新开始耙取污物，几个耙斗轮流作业，连续清污。水路底部

还设可动拦污栅，使耙斗回路可逆转。D机种和C机种类似，只是耙斗沿栅面上耙，运转到顶

部由前面下行，同样也可逆向回转。由于耙斗在竖直面内不断回转，耙斗可连续工作，可快

速而有效地排除中小型的城市垃圾和浮游污物，适于进水口较窄的中小型电站

综观上列各种清污机型，为了有效清除栅前及栅条问的堆积污物，以下几点可供研制和

选用中参考：

B，耙斗前沿应为耙齿，耙齿进深应较深，使之能伸入栅条间隙或成团水草等污物中，一

般耙齿长度约15cm左右，耙斗张口耍大，耙齿与栅面夹角则宜小些(45。左右)。

b．耙斗要有一定自重，以防止清污时水流的冲击干扰，、使工作稳定可靠，有些也可在耙

斗(或挖斗)上再加压重。

c．清污时能通过液压系统或其它措施(如加压力弹簧)对耙斗施加压力，强制式清污有

利于清除栅条问淤积污物，也可防止工作时卡阻。

d．耙斗由刚性臂架(或伸缩管等)升降优于由电动卷扬机与铜丝绳操纵的升降方式，工

作准确可靠。

e．清污机除设置耙斗(挖斗)外，如能同时附设抓斗或悬臂吊等，对于清除和抓取如树

·63 ·

阿

干、流木等粗大污物则更为灵活、方便，功能更为齐全。f．除通常的耙斗、挖斗、抓斗等外，采用强大而锋利的梳齿或剪刀式工作装置，不仅可

耙取污物，还可以切断树枝、稻草等细长杂物，这种方式似乎更优越。

g．回转式(或步进式)清污机集拦污栅与清污机于一身，在小型电站进水口不失为一种

经济简便的清污方式。在小型电站进水口设回路式耙斗清污机，可连续清除浮游垃圾，也是

方便而有效的。

L 2 行走及回转装置

清污机机架有固定式和行走式两种。固定式是固定于坝面不移动的，按拦污橱宽度和清

污机宽度配置一台或若干台。一般用在大型水电站，用于去除流木等粗大杂物t一次清污量

大，如日本佐藤铁工所制造的B机种，德国OSSBERGER 公司生产的全跨固定式清污机等。行

走式是指清污机可在坝面上沿轨道行走，这种机型灵活机动，用得较多。日本佐藤铁工所生

产的A机种，前述比利时、挪威生产的清污机都有行走装置。这种机型行动自如，工作灵活，

在中小型电站上用得最多。

有些清污机除了可沿轨道行走移动，在水平面内还可作旋转运动，如葛洲坝电厂清污机，

清污斗及动臂由回转台支承，在平面内作回转运动，能使耙斗顺利将污物卸到公路上的汽车

里运走。

挪威的GSH3000型清污机可回转360。，前述德国产品则可回转90。，设计成可回转运动

的清污机使倾倒污物和装上运输工具较为灵活方便，可和多种排污系统配套使用。

1．3 排污系统

排污系统包括卸污设备、污物运输设备及污物处理设施等。根据污物种类和大小的不同，

排污系统组成也有多种。

通常清污机耙斗将污物耙上来后，可自动卸到装料手推车、汽车或传送带上并运走，有

的机型自身装有翻板装置、溜槽或坡度较大的排污槽，如前述比利时产清污机、德国产品，耙

上的污物可直接卸入汽车或传送带上运走。

污物处理方式目前有下面几种可供参考：

a．运到垃圾堆积场，与城市垃圾统一处理。

b．运到指定地点掩埋或由火化炉焚化，后一种方式当污物量大时有污染空气的问题。

c．根据污物情况和下游许可情况，可以把耙上来后的污物再用高压水枪冲污到下游。

d．废物利用，变有害为有用，目前已有城市如无锡等地把垃圾发酵后再利用。对拦污栅

前的污物捞上来后是否也可以设法加以处理。

2 其它排污措施

水电站前污物清除，除了使用清污机，在拦污栅本身设计及其它水工建筑物布置和设计

方面也应统筹考虑。例如：

2．1 贯彻以排为主，拦排结合的设计原则

洪峰期间污物量大且种类繁多，都用清污机排除则不胜负担。可采用导污设施使污物在

洪峰期间沿溢洪道或排污孔排走。

加大拦污栅问距，使一些对水轮机没破坏力的柔性草木杂物能从栅条间隙排走，而拦住

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粗大的木本类杂物，再用清污机清除，以减少清污机工作量。

2．2 采用特殊拦污栅

如黄河上盐锅峡电站采用斜条、斜板拦污栅，把栅条做成向下游倾斜，可使柔性污物在

斜条(斜板)间隙中排走，而且当污物攀挂在栅条上时，也可

沿栅条坡度向下游滑动，最后

被水流排走，而大的硬性污物则被卡住，起到排污和拦污的取重作用，以减少清污量。

3 存在问题

3，1 随着生产的发展，塑料薄膜制品被大量广泛使用，以致我国有些河流上漂浮着众多塑

料薄膜，它们粘附在清污机耙齿、栅叶等部件上给清污工作带来很大麻烦，如何清除漂浮在

河流中及粘附在清污机上的塑料薄膜，已成为目前有些清污机设计与使用上的一个新的问题，

尚待研究解决。

3．2 清上来的污物如不及时处理，将造成环境污染，如何经济而有效地处理污物也是当前颇

为棘手的问题。．

：

4 结束语

水电站及泵站运行管理中，拦污栅前清污问题是直接关系到运行是否安全正常的重要问

题，采用清污机能很好解决清污问题。

国内外清污机已有许多类型，也各有特点，但由于我国研制与使用清污机的历史还不长，

应该在总结国内外已有经验基础上，根据已设的拦污栅形式、污物种类、特性及大小，因地

制宜研制和选用相应清污机，使产品针对性强，经济有效，并实现系列化I对于新建水电站，

在水工建筑物布置设计的同时，应全面统筹考虑导污、捧污、清污设施配套，使水电站投运

后上游污物能顺利排除，使电站充分发挥效益。

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