巴基斯坦vrc6型拦污栅清污机的研制特点

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1、前言

　　拦污栅清污机主要用于清除水电站和抽水站等送排水工程进水口拦污栅前的污物。若这些污物得不到及时清理，将大大减小过水面积，影响机组的工作效率，甚至压坏拦污栅，损坏机组造成事故，因此为确保机组正常运行，对清污机的研究越来越被人们所重视。

　　拦污栅清污机按安装形式分可分为移动式和固定回转式两种。移动式清污机按工作装置的形式又可分为耙斗式和液压抓斗式两种。拦污栅栅条的布置形式有垂直栅和斜栅两种。江苏省水利机械制造总厂与国家电力公司郑州机械设计研究所共同研制的ＶＲＣ6型清污机就是一种移动式垂直栅清污机，它已成功地用于巴基斯坦帕沙瓦水电站工程。

　　2、巴基斯坦帕沙瓦水电站工程的概况

　　此工程是40年前由加拿大人在巴基斯坦帕沙瓦郊区承建的一座水力发电站，河流的上游在阿富汗境内，下游流到中国的新疆境内。发电站大坝的左手是弧形坝，在弧形坝的弧形侧面上埋设安装拦污栅的导向槽。发电站大坝的右手是9孔弧形闸门，在紧急情况下可以泄洪。河流处在山体形成的峡谷之中，上下游水位落差48m.该发电站总装机容量为1 024×104kW，清污机未安装前，潮汛期间，每天要停电2h，并配2台加拿大产40t吊车用来提栅清污，由于每孔拦污栅共4节，正常提栅清污只提上面的1～2节，栅底垃圾得不到及时清理，严重地影响了机组的正常发电。1998年巴基斯坦水电总局（WAPDA）决定就增补拦污栅清污机项目向国际公开招标，省水利机械制造总厂在众多的竞争对手中一举中标，承建该项目的设计、制造、安装任务，并于2000年11月份顺利通过该项目的双方交接验收，产品的质量得到了业主的好评。

　　该清污机的设计要求如下：

　　①行走轨道为弧形，轨距为7m.

　　②清污宽度5.96m，清污深度27m.

　　③进水口孔数为8孔，栅体倾角90°。

　　④清污净提升力为2t，清污机行走速度为0～20m/min.

　　⑤耙斗提升速度为0～4m/min，下降速度为0～7m/min.

　　⑥栅条间距为125mm，供电方式为通过电缆卷筒供电。

　　⑦清污机为移动式半自动垂直栅清污机。

　　⑧设计后的清污机上的导槽要与埋设在堤坝混凝土中的导槽实现对接。

　　3、清污机主要构件的研制特点

　　此清污机主要由耙斗、耙斗小车、机架、提升机构、行走机构、操纵室等几部分组成。该机的耙斗小车这一结构型式填补了国内清污机设计领域的空白。

　　1. 耙斗小车：因原设计者（加拿大人）设计的拦污栅为一栅两用，在正常发电时拦污栅起过水拦污的作用，当发电机机组维修时，在栅体上装上面板即可作为检修门使用，所以为节省土建和栅体结构的工作量，在栅体顶部到大坝水平面间没有混凝土和栅条，根据实际情况我们设计了耙斗小车，工作原理是耙斗在下降过程中，首先打开耙斗，耙斗与耙斗小车一起下降，它们沿着清污机上的导槽及埋设在混凝土中的拦污栅的导槽下降，一直下降到拦污栅的顶部，这时耙斗小车与耙斗脱离，耙斗小车停在栅体的顶部，耙斗沿着栅体上的导槽继续下降，在提升指令下达后，耙斗先闭合并抓取污物上升，当耙斗上升到栅体顶部时，耙斗导向轮进入小车导槽并逐渐脱离栅体导槽，当耙斗全部进入小车后，会顶住小车上的限位块并与小车一起上升。为减轻小车重量，小车采用焊接结构件，一侧装导向轮，一侧装耙斗导槽。

　　2. 耙斗由活动耙齿和固定耙齿构成。在下降过程中，固定耙齿的尖端可以插入污物中，活动耙齿完成开耙动作；在提升过程中，固定耙齿可充当栅条的作用，活动耙齿完成闭耙动作并抓取污物。因此，当耙斗脱离栅体后，污物在活动耙齿与固定耙齿所形成的封闭框架中不至于散落。

　　3. 机架采用龙门架式结构，集污斗净高2.6m，可通过卡车来收集污物。整机较重，约30t.外形尺寸11m×8.9m×9.5m，为了便于运输和安装，我们将机架分成4大块，即左、右门架，上部支架及导槽，各部分采用高强螺栓联接。在导槽与机架间，我们还增设了多种规格的垫片，以便适合在现场调节清污机上的导槽与埋设在混凝土中导槽的对接尺寸。

　　4.电气控制系统：电气采用ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）来进行集中控制。它的优点是大大简化了电气线路，线路故障率大为降低，并且可以显示故障信息。ＰＬＣ的再开发能力强，为满足工地特殊需要，只需调整程序或程序参数，而不需要改变电气线路。提升机构和行走机构的变速是通过变频器来实现的。在提升机构中，装有角向传感器和轴压式传感器，并装有深度和荷载综合显示仪，可对清污深度和荷载情况实施全过程的监控。根据现场需要，可随时调节清污深度的大小和对超欠载的设定。当提升钢丝绳过紧和下降钢丝绳过松，提升电机会自动断电并伴有超欠载的声光报警。

　　5. 提升机构和行走机构：为了保证制动的可靠性，我们在提升机构上采用了双液压制动器。行走机构采用“三合一”减速机，并统一布置在轨道的上游侧。这样就保证了左右行走的同步，并省去了分装在下游侧的差速器。实践证明这是可行的，而且省事。

　　6. 清污机行走定位系统：采用左右各两组行走限位开关，一组是预定位，清污机到达此位置时，行走减速，实施预定位；另一组是定位，清污机到达此位置时，行走制动，实施定位。这样就确保了清污机在每一孔进水口栅前的自动且准确定位。

　　4、结语

　　ＶＲＣ6型拦污栅清污机在巴基斯坦帕沙瓦水电站的成功运用，特别是耙斗小车的使用，为今后国内潜孔式拦污栅清污机的发展奠定了基础。

　　该机采用了轴压式传感技术使提升和下降荷载大小可在液晶显示屏幕上直接显示，并可根据需要设定超、欠载的大小，超、欠载时伴有声光报警，操作者可根据实际情况，及时调整操作，使故障解除。

　　该机采用的深度显示仪可动态地数码显示深度大小，这不但可控制清污深度，而且由此可以知道耙斗在水下的位置，对诊断水下故障大有帮助。

　　该机使用效果显著，在现场调试期间（约1个月左右），清理出的树枝、水草等杂物，晒干后装了3大卡车，最大的树干有5m长，100多kg重。清污深度随着栅前沉淀物的不断减少而不断加深，直至将栅前所有的污物清光，拦污栅达到了原有的过流量，水电站又可开动原来因过流量不足而关停的发电机组，由新增加的发电量所带来的经济效益，在4个月内就可收回对该项目的投资。

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