張祥瑞

(西昌安寧河洼垴水電開發(fā)有限公司， 四川 西昌　615000)

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洼垴水電站增設(shè)前池攔污柵清污機方案與實施效果分析

張祥瑞

(西昌安寧河洼垴水電開發(fā)有限公司， 四川 西昌615000)

洼垴水電站是一座以發(fā)電為主、兼灌溉的中型水利水電工程。工程建成后，由于前池攔污柵無清污設(shè)備，水流中的垃圾堵塞攔污柵，水電站建成后采用人工清污，清污效果差且需要停機清污，嚴(yán)重影響機組發(fā)電效率。通過市場調(diào)研和結(jié)合工程實際，對水電站前池攔污柵進行改造后安裝了浮動自加壓式耙斗清污機，改變了水電站前池攔污柵垃圾堵塞水頭影響發(fā)電的狀況，提高了發(fā)電效率。

洼垴水電站；清污機；實施；效果分析

1　工程概況

洼垴水電站位于雅礱江下游左岸支流安寧河中游下段西昌市境內(nèi)，為安寧河干流規(guī)劃中的第8級水電站，也是西昌市境內(nèi)安寧河規(guī)劃的最末一級水電站，為明渠引水式發(fā)電工程，水電站總裝機容量3×11MW。工程由首部樞紐、引水系統(tǒng)、廠區(qū)樞紐、送出工程等組成。首部樞紐采用“正向泄洪排沙，側(cè)向取水”的布置形式。攔河閘壩由5孔泄洪閘、2孔沖沙閘和左右岸儲門槽壩段組成，閘壩總長約110m，壩頂高程1465.80m，最大閘高15.3m；引水系統(tǒng)包括進水閘、引水渠道、壓力前池和壓力鋼管等建筑物；廠房樞紐主要包括地面廠房、尾水渠和開關(guān)站等建筑物。電站利用水頭26.5m,設(shè)計發(fā)電水頭24.5m。

2　改造前電站清污設(shè)備狀況

洼垴水電站為無壓引水式電站，引水渠道長3571.105m，在渠道首部進水閘前端，設(shè)有攔污柵(柵條間距12cm)及回轉(zhuǎn)式清污機。在發(fā)電廠房壓力鋼管取水口前設(shè)有攔污柵(柵條間距7cm)。由于前池攔污柵無清污機，在取水過程中，大量的河道漂浮物和垃圾在進入首部取水口時被回轉(zhuǎn)式清污機清理到岸上。但河水中小于12cm的垃圾通過首部取水口攔污柵進入到引水渠道里面，因通過首部樞紐取水口攔污柵的大部分為柔性的塑料袋、草根等，隨水流到前池攔污柵后，大部分附著在前池攔污柵上，造成前池攔污柵前后水頭柵差過大。水電站運行中，為解決前池攔污柵前后水頭柵差過大的問題，必須采用停機方式，由人工清污的方法來解決，而人工清除一臺攔污柵污物需要停機8～12h左右。

前池攔污柵附著的渣物對發(fā)電效益的影響主要如下：

a.停機清理攔污柵時的停機損失。根據(jù)2010—2013年運行期的統(tǒng)計，年平均因撈渣直接損失電量67萬kW·h，見表1。

表1　因澇渣直接損失電量情況

另外，因攔污柵堵塞未能及時清渣、柵差過大而被迫減負荷在以往3年的運行中經(jīng)常出現(xiàn)，此情況申請省調(diào)度減負荷不成功時將產(chǎn)生不合格電量，進一步影響電站的經(jīng)濟效益。且柵差過大會導(dǎo)致攔污柵前后壓差過大，影響電站生產(chǎn)安全。撈渣作業(yè)必須啟停機配合，從而增加開停機次數(shù)，增加機組、機械磨損。

b.攔污柵水頭損失，導(dǎo)致對發(fā)電量的影響損失。根據(jù)開斯其曼公式(Δh=ζ×v2/2g)， 攔污柵的水頭損失Δh，與攔污柵水頭損失系數(shù)ζ和過柵的平均流速v有關(guān)。而負荷的變化會引起過柵平均流速v變化。負荷小，v就小，負荷大，v就大，因此攔污柵的水頭損失引起的電量損失，無法精確計算，只能根據(jù)實際情況進行估算，為此統(tǒng)計了2013年1—12月的負荷情況，對負荷情況按如下條件進行了篩選：?當(dāng)日負荷介于20MW和33MW之間；?當(dāng)日無泄洪出流，水全部用于發(fā)電，無多余棄水。篩選后合計為2880h，在此時間段內(nèi)，按攔污柵未及時清污導(dǎo)致的攔污柵水頭損失為0.8m進行估算，引起的發(fā)電損失約為388萬kW·h。

c.清理攔污柵所付出的人工成本。按安排清理攔污柵發(fā)生的人工費用統(tǒng)計，每年前池安排人工撈渣人工費用約為2.8萬元。

d.損失匯總。根據(jù)以上分析，年發(fā)電量損失=直接損失電量+水頭損失電量=67+38=455萬kW·h；因發(fā)電量損失導(dǎo)致的營業(yè)收入損失=損失發(fā)電量×汛期上網(wǎng)電價/(1+增值稅率)=455×0.21/(1+17%)=81.7萬元；因人工清污造成的總損失為81.7+2.8=84.5萬元。

3　國內(nèi)目前清污機制造性能和應(yīng)用情況

根據(jù)市場調(diào)查和查閱相關(guān)資料，國內(nèi)目前清污機主要有回轉(zhuǎn)、耙斗、自動抓脫梁、挖斗和抓斗等結(jié)構(gòu)型式。

各種清污機主要性能和應(yīng)用情況見表2。

4　洼垴水電站擬增設(shè)清污機方案比較

洼垴水電站前池攔污柵為傾斜設(shè)計，攔污柵上的污物主要為樹枝、草根及薄膜等柔質(zhì)垃圾，根據(jù)國內(nèi)清污機制造情況及各電站的使用情況，使用回轉(zhuǎn)式清污機和耙斗式清污機可以清除水下攔污柵上附著的污物，以下是兩種清污機安裝方案比較。

表2　各種清污機主要性能和應(yīng)用情況

方案一：安裝回轉(zhuǎn)式清污機。需要在3臺機組壓力鋼管前的攔污柵上安裝，安裝臺數(shù)為3臺，并需要停機約一個月用于水下部位的施工。經(jīng)詢價，安裝回轉(zhuǎn)式清污機報價為308萬元。

方案二：安裝自加壓耙斗式清污機(專利產(chǎn)品)。安裝1臺，利用軌道在3個取水口移動行走即可覆蓋3個攔污柵的清污。需要將攔污柵提出水面進行檢查和修整，以利于攔污柵柵條同清污機耙齒的配合，僅需要一次停機時間，停機時間約1d。報價為93萬元，具有很高的經(jīng)濟優(yōu)勢。

經(jīng)比較后，采用了在前池處裝設(shè)自加壓耙斗式清污機1臺的方案。

5　安裝實施情況

2014年4月同生產(chǎn)廠家確定具體施工方案， 5月初進場施工，施工中嚴(yán)格按照擬定的技術(shù)方案實施，整個施工安裝過程十分順利，施工中停機一次，停機約12h，整個安裝在6月底完成施工。

施工中發(fā)現(xiàn)和解決的問題如下：

a.原攔污柵柵體分三塊制作，柵條間有約5cm的間隙沒有連在一起，進行修補后，使刪條連接成一個整體，以利于耙斗耙齒同柵條的緊密配合。

b.增加調(diào)整了耙斗行走輪柵條，保證耙斗在水下正常行走。

c.增加了攔污柵頂部到清污機的擋板，確保耙斗水下清理的污物順利出水和歸集。

6　安裝后的效果

a.安裝完成后，在機組滿負荷發(fā)電情況下，不停機進行前池攔污柵清理，未發(fā)現(xiàn)影響機組發(fā)電的不利情況，清理干凈后，柵前柵后水位差可降至60cm，比原來人工清污時柵差長期保持在160～200cm降低較多，且清理1臺機僅需要4～5h左右。

b.新安裝的清污機采用遙控器控制，控制距離在50m左右，操作人員可以在安全的施工作業(yè)位置操作，徹底解決了人工清渣帶來的施工安全風(fēng)險問題。

c.在沒有多余發(fā)電水量的情況下，使用新安裝的清污機，提高了電站負荷曲線保證率，提高了發(fā)電質(zhì)量。

7　結(jié)　語

a.自加壓耙斗式清污機在洼垴水電站的使用是十分成功的，有效解決了前池攔污柵柔性垃圾附著表面造成的水頭損失。

b.自加壓耙斗式清污機在洼垴水電站安裝后，每年可增加發(fā)電量約455萬kW·h，企業(yè)營業(yè)收入增加81.7萬元，項目改造實施總投資利潤率為87.8%，經(jīng)濟上是十分優(yōu)越的。

c.自加壓耙斗式清污機對沉在水下攔污柵表面的柔性垃圾清理效果非常好，在同類型水電站中可以優(yōu)先選用。

Analysis on the plan and implementation effect of additionally installing forebay trash rack remover in Wanao Hydropower Station

ZHANG Xiangrui

(XichangAnningRiverWanaoHydroelectricDevelopmentCo.,Ltd.,Xichang615000,China)

Wanao Hydropower Station is a medium-sized water conservancy and hydropower project which is based on power generation primarily and irrigation. After the project is constructed, since forebay trash rack is not equipped with trash removal equipment, garbage in the water flow blocks the trash rack. Manual work is adopted after the hydropower station is constructed, the trash removal effect is poor, and the machine should be halted for trash removal, thereby seriously affecting the unit power generation efficiency. After hydropower station forebay trash rack is transformed, floating self-pressurization scraper trash remover is installed according to market investigation and combining with engineering practice. The situation of blocking water head by the garbage of hydropower station forebay trash rack and affecting prower generation is changed. Power generation efficiency is improved.

Wanao Hydropower Station; trash remover; implementation; effect analysis

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.04.018

TV732.2

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