小型水電站中攔污柵設(shè)計(jì)探討

　　這篇水利工程師論文發(fā)表了小型水電站中攔污柵設(shè)計(jì)探討，攔污柵被設(shè)置來(lái)水電站的進(jìn)口處，阻攔引入水道內(nèi)的雜物，水電站攔污清污是一項(xiàng)不容忽視的問題, 攔污柵設(shè)計(jì)方案的合理與否直接影響水電站運(yùn)行狀況及經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞:水利工程師職稱論文投稿,小型水電站;攔污柵;布置;結(jié)構(gòu)

　　1工程簡(jiǎn)介

　　呼圖壁河渠首站多年平均徑流量4.07億m3，多年平均年輸沙量42.5萬(wàn)t，青年渠首水電站位于呼圖壁河青年渠首下游處，為低壩徑流引水式電站，壩、廠址相距約750m。青年渠首為雙壩式取水樞紐，整個(gè)樞紐由上庫(kù)和下庫(kù)兩套建筑物系統(tǒng)組成，下庫(kù)通過(guò)布置在上壩尾部的溢流堰進(jìn)水，青年渠首電站引水口即位于下庫(kù)壩體右岸，青年渠首平面示意圖見圖1。

　　電站主要包括攔河壩(閘)、進(jìn)水閘、沖沙閘、引水明渠、壓力前池、壓力管道、主副廠房、變電站、尾水渠等部分。引水渠長(zhǎng)約750m，設(shè)計(jì)流量45m3/min，加大流量為50m3/min。進(jìn)水閘按單管單機(jī)設(shè)計(jì)，共分3孔，設(shè)計(jì)水頭18.5m，電站單機(jī)引水流量10.0m3/min，最大設(shè)計(jì)引水發(fā)電流量為30m3/min，前池采用側(cè)向進(jìn)水，正向排冰、溢流的布置形式，正向共設(shè)置閘口共2孔，1孔設(shè)置舌瓣鋼閘門排冰，1孔設(shè)置平板鋼閘門沖砂，沖砂閘緊鄰電站進(jìn)水口布置，壓力前池平面示意圖見圖2。壓力水管采用露天鋼管形式，共三根，直徑均為2.067m，廠房?jī)?nèi)安裝3臺(tái)機(jī)組，水輪機(jī)采用立式軸流定漿機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為ZDJP502-HL-120，裝機(jī)容量3×1500kW。

　　2攔污柵設(shè)計(jì)與運(yùn)行效果

　　青年渠首電站進(jìn)水口為矩形開敞式，共3孔，孔口寬為2.067m，高6.75m。攔污柵采取一柵一槽設(shè)置，垂直置放，每孔共設(shè)3節(jié)攔污柵，每節(jié)柵體尺寸B×H(寬×高)=2.367m×2.0m，柵條選用8m×40mm扁鋼，柵條間距6cm，柵體支承框架為雙軸對(duì)稱主梁截面，主梁采用焊接H型鋼。電站自2013年運(yùn)行以來(lái)，非汛期運(yùn)行正常，汛期(6-8月)電站進(jìn)水口攔污柵進(jìn)口附著樹枝、雜木及水草等污物較多，導(dǎo)致攔污柵上下游水位差較大，最大達(dá)1.6米，約占設(shè)計(jì)水頭9%，從而電站出力達(dá)不到設(shè)計(jì)值，影響電站的經(jīng)濟(jì)效益。汛期電站運(yùn)行時(shí)，頻繁清理柵前雜物，運(yùn)行管理上造成很大不便。青年渠首電站攔污柵通過(guò)以下兩方面改造:1)在前池增設(shè)攔污排，雜物攔至排冰閘溢流沖至下游;降低進(jìn)水口清污頻率，減少運(yùn)行成本。2)改造攔污柵柵條間距，由6cm改造為12cm，柵前后水位差由1.6m減少為0.7m，提高了電站出力，改造后經(jīng)運(yùn)行取得良好效果。

　　3設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討

　　3.1攔污柵的布置型式

　　攔污柵的設(shè)置須對(duì)河流中所挾帶的雜物、性質(zhì)、數(shù)量及清理方法進(jìn)行全面考慮，必要時(shí)進(jìn)行多方調(diào)查及實(shí)驗(yàn)查出雜物及流態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。根據(jù)進(jìn)水口的形式布置，一般設(shè)置一道攔污柵，柵面通�？纱怪焙蛢A斜置放，傾斜置放可獲得較大的過(guò)水面積。當(dāng)污物較多時(shí)，為取得良好效果，可采取以下幾方面優(yōu)化攔污柵布置:1)可設(shè)置兩道攔污柵，對(duì)于引水式水電站，可分別在引水口處和前池進(jìn)水口分別設(shè)置攔污柵。2)在進(jìn)水口設(shè)置攔污排，減少進(jìn)水口污物數(shù)量。3)設(shè)置機(jī)械清污設(shè)備，及時(shí)清除柵前雜物。青年渠首電站前池除前池進(jìn)口處設(shè)置攔污柵外，未設(shè)置其他攔污設(shè)施，汛期樹枝、雜木及水草數(shù)量較大，通過(guò)在前池設(shè)置攔污排，較大程度減少雜物數(shù)量，減少清污頻率，較大程度滿足電站正常運(yùn)行。

　　3.2攔污柵的結(jié)構(gòu)

　　攔污柵柵葉結(jié)構(gòu)是由柵面及支承框架兩部分組成。支承框架的結(jié)構(gòu)在布置時(shí)，主梁與邊梁通常采用同層布置，主梁的間距考慮柵條的強(qiáng)度及穩(wěn)定，按等荷載設(shè)置，主梁的型式通常采用實(shí)腹式梁。柵條的間距不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)通過(guò)有害雜物，使設(shè)備損壞，不宜過(guò)小，過(guò)小則增加攔污柵的水頭損失并易使攔污柵堵塞，影響電站的正常運(yùn)行，所以柵條間距應(yīng)根據(jù)水輪機(jī)的類型和尺寸以及電站的雜物性質(zhì)、數(shù)量選擇最大允許極限值。

　　攔污柵可通過(guò)以下幾方面優(yōu)化其結(jié)構(gòu):1)主梁采用實(shí)腹式梁時(shí)，滿足其強(qiáng)度及穩(wěn)定的條件下，采用較窄的翼緣，從而獲取最大的過(guò)柵面積。2)根據(jù)電站的雜物性質(zhì)、數(shù)量，參考水輪機(jī)的尺寸及柵條間距的關(guān)系，確定允許最大柵條間距。根據(jù)柵條間距與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的關(guān)系，原設(shè)計(jì)柵條間距為6cm，根據(jù)電站的引水方式，汛期電站引水雜物多為樹枝、雜木及水草，柵條間距進(jìn)行增大至12cm，過(guò)柵雜物不會(huì)損壞設(shè)備。

　　3.3水頭損失及過(guò)柵流速

　　水流過(guò)攔污柵時(shí)都會(huì)產(chǎn)生水頭損失，即攔污柵上下游水位差，為減少水頭損失可采用流線型的框架結(jié)構(gòu)。盡可能采取措施增大攔污柵過(guò)水面積，降低過(guò)柵流速，從而減小水頭損失。運(yùn)行時(shí)，往往由于污物附著、堵塞攔污柵造成柵面上下游水位差過(guò)大，及時(shí)清除柵面污物也是減少水頭損失的措施之一。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　文章結(jié)合現(xiàn)行《水利水電鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》SL74-2013，以青年渠首電站攔污柵的設(shè)計(jì)及改造為實(shí)例，總結(jié)分析攔污柵布置及其結(jié)構(gòu)，調(diào)查污物性質(zhì)及數(shù)量，合理設(shè)計(jì)攔污柵對(duì)水電站的安全運(yùn)行及效益非常重要。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]劉細(xì)龍，陳福榮.閘門與啟閉機(jī)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2002:69-76.

　　[2]劉啟釗，胡明.水電站[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2010:47-52.

　　作者：朱建利 單位：新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司

　　推薦閱讀：《水電站設(shè)計(jì)》(季刊)創(chuàng)刊于1985年，由國(guó)家電力公司成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院主辦。本刊辦刊宗旨：貫徹理論和實(shí)際相結(jié)合的方針，結(jié)合工程實(shí)踐。

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