潼湖围东岸泵站更新改造工程拦污栅技术问题探讨

潼湖围东岸泵站更新改造工程拦污栅技术问题探讨

李开棠

惠州市水电建筑工程有限公司

摘要：对于泵站来说，尽管拦污栅起到的是辅助作用，但是却难以用其他设备来代替它，拦污栅对于保障整个泵站水泵机的安全十分重要，本文主要阐述了泵站拦污栅常见的一些问题，并结合潼湖围东岸泵站更新改造工程拦污栅的实际情况，针对出现的问题进行研究，通过理论和实践两方面分析，提出了相关建议，以供参考。

关键词：泵站；拦污栅

1引言

回顾我国之前所建造的泵站工程，大多都没有意识到拦污栅的重要性，从而没有根据实际情况，对泵站建造拦污栅。导致了很多杂草污垢在栅前造成严重的阻塞，对于泵站的运行影响非常之大。由于拦污栅长期受到阻塞，导致过流断面变小，水流速度流速变快。除此之外，还会导致在拦污栅断面处形成水头淹没式抛流现象，最终导致进水池内流态紊乱，这些都直接影响了水泵安全高效的运行。随着拦污栅前的杂物堆积的越来越多，有效的过流断面在逐渐减少，过流量出现不足的趋势。因拦污栅前后水头落差加大，提水扬程相应加大，电机输入功率必须提高，这就使得耗电量逐渐增加，当拦污栅后的水位低到一定程度时，即水的淹没深度小于水泵的允许最小淹没深度时，就会有空气进入水泵，导致水泵工作效率降低，而且还会产引起汽蚀甚至震动的情况。严重的还会导致水泵停止工作，迫使机组无法抽水而停机，带来溃涝灾害，影响泵站的工程效益。

1拦污栅在使用中的常见问题

1.1拦污栅发生阻塞

拦污栅的作用是阻止水草、树根、生活垃圾等异物进入进水流道，防止异物进人泵站结构的内部而对水工建筑物和水力机械造成危害。但是，水流所带来的杂物碎块的数量无法预期估计和控制，所以拦污栅前堆积的污物经常不能及时清理，导致拦污栅发生阻塞，增加了拦污栅前后的水位差，即增大水流对拦污栅的作用力，严重的会发生拦污栅结构的变形甚至被破坏。

1.2拦污栅发生锈蚀

拦污栅为空间刚架与平台板的组合结构常年在水流中浸泡，必然会产生一定的锈蚀。拦污栅发生锈蚀虽没有阻塞造成的后果严重，但锈蚀会导致拦污栅过水面积减少，增加水头损失，减小了水泵的过流能力，从而降低水泵的工作效率。

1.3拦污栅的振动问题

在拦污栅的使用中，由于对拦污栅动力特性方面考虑不周而导致拦污栅受损伤和破坏的事件时有发生。栅条振动的原因主要有：

流激振

自振频率。其中水流激振是破坏拦污栅的主要原因。水流在通过拦污栅时，在局部损失发生的局部范围内，栅条尾部脱流产生的卡门涡街引起横向激振力，该激振力的频率随流速的增加而增加。

2泵站拦污栅作用

潼湖围东岸泵站进水口常有漂木、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物顺流而下，尤以汛期为甚。拦污设备的作用就是防止这些漂浮物进入进水口，影响进水能力。拦污栅主要包括拦污栅栅叶和拦污栅栅槽两部分，拦污栅栅叶结构是由栅面和支承框架所组成。拦污栅栅条间距确定是确保拦污栅有效工作的重要前提，在泵站拦污栅设计中，拦污栅栅条间距除了冲击式水轮机是根据喷嘴出口尺寸确定外，其他是根据水轮机转轮直径确定的。轴流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的1/20；贯流式水轮机时可以参照上述规定；混流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的1/30，即拦污栅栅条间距不小于转轮叶片最小间距。一般常用断面形状有四种：迎水面和背水面加工圆形，迎水面加工圆形，矩形，圆形。由于拦污栅为了正常工作，需要定时进行清污工作，拦污栅的清污常用的有人工清污和机械清污两种。对于小型泵站的浅水倾斜拦污栅一般是人工用齿耙扒掉拦污栅上的污物；大、中型泵站常用清污机清除污物。

3泵站拦污栅安装

①装前准备工作。检查栅体数量、规格是否齐全，检查发现有损伤、缺陷或零件掉失等进行修复及补齐。

②栅体安装就位。栅体入槽前，在栅体两侧的导块上涂上钙基润滑脂。吊装首节栅体，落入门槽顶部，调整其安装尺寸，合格后用锁定梁锁住，吊装第二节栅体，调整其安装尺寸，安装连接件，启闭机配合锁定粱将安装好的栅体入槽。同样方法安装其他节栅体。安装时注意各节栅体之间栅架边柱、栅条应一一对齐，栅条的相互错位符合施工图纸的要求。

③吊杆安装。在拦污栅闸顶尽可能将依次将两节或更多节吊杆水平拼装成一个吊装单元，再用门机配合锁定粱将吊杆在栅槽内同栅叶连接。升降试验。整套栅体、吊杆安装完后，用闸顶门机做全行程升降试验，检查是否有卡滞现象，检查栅体动作和各节连接是否可靠。

④其他试验。采用自动挂脱梁起吊的拦污栅，应逐孔进行挂脱动作试验；使用清污机清污的拦污栅，按施工图纸进行应无异常。

⑤栅体涂装。涂装包括安装运输中的碰损及安装后验收前的最后一道面漆。拦污栅安装工艺流程如图1所示：

4拦污栅对泵机组运行的影响

由于排涝泵站排涝期来流污物较多，如果不建设拦污栅，水位差甚至超过2m。拦污栅会有一定的阻水作用，如果设计不合理，清污不及时，甚至不能起到保护的作用，还会导致泵机不正常运行。因此，潼湖围东岸泵站拦污栅对泵机组运行的影响进行研究有重要的价值。潼湖围东岸泵站拦污栅使泵轴功率增加值δ栅如表1所示。

4.1拦污栅破坏

潼湖围东岸泵站由于地理位置原因，水流所带来的杂物数量很多，并且难以进行有效的处理，拦污栅前经常堆积很多的杂物，如果不及时进行清理拦污栅前后的水位差会变得很大，拦污栅会承受更大的水流压力，严重的时候，甚至会导致栅条变形、压断，与此同时水泵机流量减小、扬程增大，会导致过载情况的出现，从而迫使泵机故障。拦污栅因为清污不及时导致的事故非常的多，比如广东斗门县西安大泵站的钢拦污栅，拦污栅在运行中变形失稳，拦污栅被卷进大泵导致了重大事故的发生。

4.2增加机组运行费用

排涝泵站要达到很好的经济效益，就必须及时的对拦污栅进行清污，拦污栅杂物过多会使水泵工况点发生改变，导致进入水泵的流量减小，机组效率大大降低，运行的成本快速增加。潼湖围东岸泵站拦污栅阻水前后工况变化如图2所示：

水泵的工作点的确定一般由扬程曲线Q～H需以及水泵Q～H曲线共同确定，扬程曲线的计算公式为：

H需=H实+SQ2

式中，H实为实际的扬程，S为各种阻力参数之和。泵站拦污栅前后的水位差通常在0.5m～1.0m左右。假设拦污栅阻水而造成0.7m的水头损失，每个泵机就会增加功率约为200kW。假设单台泵机每年工作运行1500h，每年都会浪费30万kW•h，假设每度电为0.5元，单台机组每年就会增加15万元运行成本。

4.3加剧水泵空化和空蚀

拦污栅没有阻水时，泵机的进水口进水正常，泵机组可以正常的工作，当杂物过多的时候，拦污栅开始阻水，泵站的进水水位就会相应的降低，导致叶轮最低进口水位高度增加，进而使水泵由于偏离设计工况，如果不增加汽蚀余量，就会导致水泵汽蚀。不仅如此，工作点的改变会使水泵流量减小，同时增加了进口段背面脱流和空蚀的可能性。

5结语

综上所述，虽然拦污栅对于潼湖围东岸泵站来说，不是主体设施，但是拦污栅对于保障潼湖围东岸泵站水泵机组安全稳定的运行，起到了至关重要的作用，为了使水泵机组高效安全的工作，潼湖围东岸泵站在建设的过程中，采用了很多先进的技术及新材料的运用，提高拦污栅的拦污、清污性能，增强了其自身的稳定性和耐久性能，通过人工和机器相结合的方式，保障了泵站稳定的运行，效果也是十分明显。

参考文献：

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