摘要：水电站进水口处的清污设备对安全运行、经济效益影响很大，尤其对于低水头大流量的贯流式电站来说，此问题更为突出关键。清污机布置恰当、设计合理，将为运行管理带来方便，能创造更高的效益。论述江口电厂清污机设计及布置特点，介绍了清污机投运概况。图２幅，表１个。

关键词：水电站 金属结构 拦污栅 结构设计 实例

１前言

　　江口电站位于广东省西江支流贺江上，距封开县城江口镇３．５ｋｍ，是贺江上最后一个梯级水电站。电站安装两台单机容量为２０ＭＷ的灯泡贯流式机组，两台机组分别于１９９８年１１月、１９９９年９月投运。水轮机主要技术参数如下，型号ＧＺＡ３９１ａ－ＷＰ－６４０；设计水头７．３ｍ；最高水头１２．１ｍ；最低水头３．０ｍ；设计流量３１６．７４ｍ３/ｓ；额定出力２０．８ＭＷ；额定转速７８．９５ｒ/ｍｉｎ。

　　为了防止有碍于水轮机正常运行的杂物进入流道，保护机组安全运行，在每台机组的进水口设置一道倾斜式拦污栅。栅面向下游倾角为７０°，底槛高程为－１０．７ｍ，检修平台高程２８．０ｍ，拦污栅斜面高度４１．８ｍ，宽度为１２．８ｍ。拦污栅拦住的垃圾由一台安装在高程３７．１８ｍ的移动式清污机清理及卸污。

２清污机技术特性

　　清污机由大车、小车、清污耙斗三部分组成。大车沿着垂直水流方向移动，行程覆盖两台机拦污栅、中墩、卸污位置约有４０ｍ；小车沿着水流方向移动，最大行程为２ｍ；小车上布置着牵引和开合机构，该机构通过钢丝绳悬吊着清污耙斗，控制耙斗的升降、开合。清污机具体的技术特性（见表１）。

３结构设计特点

３．１耙斗部分

　　清污耙斗自重３．９ｔ，由耙体和活动耙两大部分组成（见图１）。耙体长２７５０ｍｍ，宽３７３０ｍｍ，总共有１２个锯齿形耙齿，耙齿长为３８０ｍｍ，齿根宽１４０ｍｍ，齿间距２２０ｍｍ。耙体两边装置有四只直径３２０ｍｍ、宽度为２８０ｍｍ的滚轮，滚轮中间有宽２０ｍｍ高２０ｍｍ的凸缘，因为耙斗在下降过程中，有较强的横向水流作用时，耙斗会发生横向移动，滚轮的凸缘可以在栅条槽里限住耙斗左右偏移。前、后滚轮布置使耙体前底后高，令耙体与栅面间有一倾角，使得耙齿尖较贴近栅面，能够清除贴附在栅面的垃圾。耙体两边设有导轮、导槽，导轮只能在导槽内上下移动，牵引钢丝绳连到导轮，导轮再经连杆接至活动耙的端头。这样设计的目的是：耙斗悬空且拉紧开合钢丝绳开斗卸污时，有导轮、导槽限制作用不会令耙体跟随转动，可以顺利地开斗；抓到垃圾要放松开合绳合斗时，有牵引绳的拉力作用可使活动耙合得紧、抓得牢，提升时不会掉垃圾。

　　活动耙侧视呈镰刀状，共１３个耙齿，与耙体的耙齿同样间距错开分布。活动耙可以绕转动轴心转动，当开合钢丝绳拉紧时，耙斗呈打开状态；当开合钢丝绳放松时，在活动耙的自重及牵引钢丝绳的拉力作用下，耙斗呈闭合状态。为了避免活动耙闭合过头而钩到栅体的横隔环，在两边的侧封板焊上两个限位块，限定全闭合的位置。活动耙上的齿设计有过载保护功能（见图２），每个耙齿有一个板弹簧压住，在耙斗上升过程中，假如某个齿勾到卡在栅槽的杂物或拦污栅的横隔环时，如卡阻力大过板弹簧的弹力，超过设计允许回转力矩，则该齿Ａ点就转动张开至Ａ′点，令该耙齿滑过杂物，避免因强行提升而损坏清污机或拦污栅。整个耙斗设计做成空格网状，既能抓捞垃圾，又能疏水减小水压力的作用。

３．２大车部分

　　大车主体采用４条主梁式焊接框架结构，在上下游端梁安装移动机构。移动机构由电动机通过蜗轮蜗杆减速器、链传动来驱动主动轮组。主、从动轮组均采用宽面轮缘车轮，为了避免大车行走时偏移出轨，在梁底部各安装两套导向侧轮组，在移动时起导向作用。在下游端梁底部装有行程开关，使大车移到两端极限位置时能自动停止。在大车顺着水流方向的两条主梁面上布置两条钢轨，用来承载小车，小车可在上面沿着水流方向移动。驾驶室布置在左侧主梁底下，操作人员坐在里面可看到耙斗在栅面的升降情况。

３．３小车部分

　　小车由牵引机构、开合机构、机架、车轮装置、推移机构等部件组成。牵引机构由电动机、制动弹性联轴器、双输出轴减速器、中间轴、左右两个卷筒组成，开合机构比牵引机构少一个卷筒及中间轴，其余部件相同。牵引机构和开合机构通过电气控制协联，开合机构可以单独动作，用于操作耙斗的开合；牵引机构动作时，为了保证两个机构的同步性，开合机构必须也相应同向动作。小车推移机构由两端双伸出轴的电动机、两个蜗轮蜗杆减速器、两个螺杆螺母传动副组成，其中螺母跟小车机架固定在一起，其余装在大车上，电动机通过减速器带动螺杆转动，利用螺杆螺母这种螺旋传动副，将回转运动转变为直线运动，达到小车移动的目的。采用螺旋传动不但使小车移动平稳，而且具有自锁作用。

４运转情况
　　原来拦污栅是由一台小型清污机兼人工清除的方法来清污，由于清污速度慢、效率低，仅能勉强完成单机发电时清污，但不能满足两台机发电时清污要求。在２０００年４月贺江第一场洪水到来时，由于清污速度跟不上，垃圾越积越多导致拦污栅堵塞，最高水头差达３．６ｍ，威胁到机组的安全运行，最后不得已唯有停机清污。２００１年３月经本厂技术人员重新设计的清污机正式投运，清污力强、效率高。在实际运行中，能抓捞起沙包、直径２０ｃｍ的树干等较大较重的异物。特别值得一提的是，即使在机组带满负荷水流最湍急的工况，清污机都能下到栅底槛抓捞垃圾，证明清污机疏水性能恰到好处，既能减小水压力，又能有效地抓装垃圾。牵引、开合机构采用双速电动机，使全行程下降仅需３分钟，上升为４．５分钟，上升时用慢速档可保证较大的牵引力。旧清污机是单速而且速度慢，下降、上升均要８分钟，两者相比新清污机大量缩短清污时间，耙斗的容量也相对加大，提高效率。自投运至今，拦污栅的水头差一般都在其自身的水力损失０．２ｍ以内，保证机组在较高水头下运行。总之，经过两年的运行实践表明，江口电厂清污机的设计是可行的、是成功的。