南水北调东线总公司 北京市 100070
摘要：拦污栅设备广泛应用于水利工程，在大型泵站中，拦污栅设备的主要作用是阻隔污染物质、提高水质。拦污栅由边框、横隔板和栅条构成，支承在混凝土墩墙上，一般用钢材制造。栅条间距视污物大小、多少和使用要求而定。一般设在进水口前，用于拦阻水流挟带的水草、漂木等污物。因我国河流污染较为严重，加上拦污栅本身材料的问题，使得拦污栅使用寿命一直不高，需要经常进行更换。特别是一些大型泵站使用的栅条间距取决于水轮机型号及尺寸，以确保通过拦污栅的污物不会卡在水轮机过流部件中为准。
关键词：大型泵站；拦污栅设备；运行管理；维护
1 大型泵站拦污栅设备存在的问题
1.1 污物阻塞
污物阻塞是大型泵站拦污栅设备常见的问题之一。众所周知，拦污栅在泵站的主要作用是阻拦污物，防止水流中的水草、浮木等污物进入泵站工作机组，影响机组的正常运转，导致机械工作组出现故障而停止工作。因此拦污栅起到一个阻挡污物的作用。但是，在拦污栅设备投入使用中，因工作人员对河流污物含量估计不足，对拦污栅的清理维护不及时，使拦污栅在短期内出现堵塞情况，进入泵站机组的水量大幅度下降，导致工作机组不能正常运行。这种情况的出现，不仅与河流含污量有关，与使用时间更有着直接关系。随着时间的推移，会导致拦污栅条之间污物堵塞，使拦污栅内外出现水位差，对拦污栅条产生很大压力，长时间的积累，栅条承受不了日益增强的内外压差而产生断裂等情况，污物进入泵站工作组，造成严重影响。由此可见，拦污栅设备在使用过程出现污物阻塞问题会带来严重后果。
1.2拦污栅振动
由于在拦污栅设计初期，没有充分考虑其特性，经常会发生拦污栅损坏事件。尤其在大型泵站，拦污栅结构刚性小、面积大、动态特性较为复杂，使得高速水流流过拦污栅时很容易产生剧烈振动。另外，拦污栅栅后尾流作为振源，如果周期性尾流脱体涡产生频率和拦污栅自身结构自振频率接近时，就会发生共振，产生大幅度振动，从而使拦污栅受损。
1.3拦污栅整体脱落
拦污栅设备整体脱落现象，在一些大型水系中十分普遍。因为投入时间过长的原因，导致拦污栅与固定基础的连接不稳固，在水流冲击下，拦污栅隔离网出现整体脱离现象。因为大型水系水流十分湍急，由此造成冲击力很大，特别是如黄河等水流含沙量大的水系中，泥沙与水流混杂，对隔离网的压力呈指数上升，水流对隔离网的压力使拦污栅产生振动，长期积累后造成其整体脱落。另一个方面是水流对拦污栅连接处的冲击，这种情况造成的后果更为严重。因为前者造成的仅是隔离网的脱落，而连接处冲击会造成拦污栅设备的整体脱落，对泵站机械装置造成更大的破坏，之后的维修代价更为巨大，经济损失更为严重。因水流对拦污栅条造成的冲击会通过栅条对连接处带来横向冲击，造成连接处使用寿命降低等问题。特别是如果连接处横向冲击的振动频率与水流冲击栅条产生振动频率一致时，会产生共振现象，对连接材料造成的损耗更为严重，大幅降低其使用寿命。
1.4拦污栅锈蚀
拦污栅的工作环境是浸泡在水下，材质一般会采用普通钢或者铸铁，会出现锈蚀问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 锈蚀发生的部位多在泵站的最高水位以下，在水位变化频繁的部位可能会更加严重。 如果使用时间越长，锈蚀的问题就会更加严重。
2 大型泵站拦污栅设备的运行管理与维护
2.1拦污栅的防堵塞技术设计
以国内现有的拦污栅设计标准，为解决上述背景问题分析中提出的阻塞问题，在拦污栅构件设计上作如下技术方案：一种防阻塞式拦污栅，构件包括外壳、顶箱、隔板、栅板、电机箱、旋转杆、传动轮等。外壳的顶部固定连接有顶箱，在外壳的内壁固定连接有隔板；外壳上设置有栅板，并在其一侧固定连接内部设置有电机的电机箱；电机的转轴通过联轴器与连接杆固定连接，连接杆远离电机的一端贯穿电机箱且延伸至电机箱的外部；连接杆延伸至电机箱外部一端的表面固定连接皮带轮；栅板的顶部固定连接旋转杆，并在其表面固定连接旋转轮，通过皮带与皮带轮传动连接。栅板上开设开口，内部滑动连接有支架，支架上固定连接与开口相适配的栅网，支架的顶部贯穿顶箱且延伸至顶箱的外部，支架延伸至顶箱外部的一端固定连接顶板。栅板的底部固定连接底轴，底轴远离栅板的一端从上至下依次贯穿隔板和外壳且延伸至外壳的内部，外壳的内壁固定连接凸块，凸块的顶部开设与底轴相适配的凹槽。开口与栅网的数量均至少为三个，并且栅网上的通孔由上至下依次增大。栅网的两侧均固定连接滚轮，栅板内壁的两侧均开设与滚轮相适配的轨道。顶板的顶部固定连接把手，把手的表面设置防滑螺纹。
2.2维护措施
拦污栅的清理维护要做到定时检查、定时清理，确保不出现因污物堆积而导致的栅条堵塞现象。（1）在河流汛期等特殊时间段，要提高检查和清理频率，因为这一时期水中的污物量会大量增加，更容易产生拦污栅阻塞情况。（2）拦污栅清理方式要根据实际情况做出选择。在堆积污物大都体积较小的情况下，采用机械清理法，既保证工作效率，又保证清洁质量。如污物体积过大，应采用人工清理措施，确保污物不产生阻塞。（3）考虑到污水对栅条的腐蚀作用，每次清理过程，都应检查栅条质量，确保栅条硬度等性能满足使用标准。当某项质量不达标时，要及时更换拦污栅，以保证污物不会冲破栅条进入泵站机组，影响机组正常运转。（4）清理不仅要检查栅条，还要对拦污栅设备与地基的连接强度做测试，确保不会出现拦污栅设备整体脱落现象。
2.3优化拦污栅结构:
1)主梁采用实腹式梁时，满足其强度及稳定的条件下，采用较窄的翼缘，从而获取最大的过栅面积。2)根据电站的杂物性质、数量，参考水轮机的尺寸及栅条间距的关系，确定允许最大栅条间距。根据栅条间距与水轮机转轮直径的关系，原设计栅条间距为 6cm，根据电站的引水方式，汛期电站引水杂物多为树枝、杂木及水草，栅条间距进行增大至 12cm，过栅杂物不会损坏设备。
2.4对于拦污栅的振动解决
设计人员需要根据泵站进水池的容积和水池的深度进行分析， 改变拦污栅的自振频率，或者是避开水流激振，从而达到减振的目的；也可以采用不规则的栅距，用螺栓进行连接，并设置拦污栅斜撑，在拦污栅横撑上，可以通过加紧连接将拦污栅固定在构件上面，这样也可以有效防止拦污栅的振动现象。
2.5合理布置拦污栅
一般布置拦污栅在泵站进水口略倾斜或直立位置，充分利用水流推动拦截污物至上部，可清除拦污栅污物，避免发生堵塞。将胶合板与金属板结合制成拦污栅模型(其栅距是 30mm)，通过多次实验得出，如果拦污栅倾斜角度不小于 60°，下部会有少量堆积的杂草; 如果拦污栅角度不大于 45°，水草能被顺利推向拦污栅顶部位置，并且实验室中栅条与污物不发生缠绕问题。
结语
环境污染的不断加剧，特别是环境水系污染，造成各大河流主干及支流中存在的大量生活垃圾和工业垃圾，对泵站正常工作产生极大影响，造成泵站机械损坏、停止工作等情况，给企业和国家造成巨大经济损失。优化拦污栅设备的运营管理和维护措施，使进入泵站水流中的污物含量得到控制，保证进水量满足泵站运行要求。
参考文献:
［1］张继慧，曹华志，张朝利，等.三泵站弧形旋转式阻水拦污栅设计方案［J］.工程技术全文版，2016（6）：209.
［2］张军，李爱华，姚日军，等.对泵站拦污栅常见问题及处理措施的分析与探讨［J］.水利技术监督，2015，23（2）：47-48.
［3］王春雨，张凌晓，王丹.泵站拦污栅常见问题及处理措施［J］.山东水利，2016（8）：44-45.
论文作者:高定能
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/8
标签：泵站论文; 污物论文; 水流论文; 设备论文; 间距论文; 电机论文; 外壳论文; 《防护工程》2019年9期论文;