張 羽

（上海市堤防（泵閘）設(shè)施管理處，上海 200080）

清污機(jī)在上海市水利泵站中的應(yīng)用探討

張 羽

（上海市堤防（泵閘）設(shè)施管理處，上海 200080）

上海市水利泵站多在進(jìn)水口前設(shè)置清污機(jī)以保障水泵安全開機(jī)條件，因此清污機(jī)的清污效果及設(shè)備可靠性對(duì)水泵的安全運(yùn)行至關(guān)重要。通過總結(jié)上海市水利泵站移動(dòng)耙斗式、回轉(zhuǎn)式清污機(jī)在運(yùn)行中存在的突出問題，提出改進(jìn)對(duì)策。

水利泵站；清污機(jī)；選型；改造

1 問題的提出

上海市目前共有各類水利水閘2 000余座，其中不少是泵閘結(jié)合工程，承擔(dān)全市防汛排澇、引清調(diào)水和公共活動(dòng)保障等功能。由于進(jìn)水口易淤積泥沙和聚集河道垃圾，進(jìn)水條件差，上海市水利泵站多在進(jìn)水口前設(shè)置清污機(jī)以保障水泵安全開機(jī)條件，發(fā)揮不小作用。但是，每逢臺(tái)風(fēng)、暴雨大量雜物和“水葫蘆”等垃圾便快速匯集到清污機(jī)格柵前，堵塞格柵間隙，導(dǎo)致其兩側(cè)水位差加大，使格柵長(zhǎng)時(shí)間處于極限受力狀態(tài)，也影響水泵機(jī)組的運(yùn)行安全。因此，如何確保極端工況下清污機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，已成為上海市水利泵站汛期防汛排澇亟需解決的突出問題。

2 清污機(jī)選型注意事項(xiàng)

目前水利工程進(jìn)水口常用清污機(jī)主要有回轉(zhuǎn)式、耙斗式和移動(dòng)抓斗式3類。同一類型清污機(jī)，雖然其工作原理相似，但不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)上會(huì)有微小差別，對(duì)工程的適用效果也不同。清污機(jī)的具體選型，要綜合考慮河道垃圾情況、孔口尺寸、過柵流速以及配套的運(yùn)行管理措施等因素[1]，不同類型清污機(jī)特性對(duì)比見表1。

表1 不同類型清污機(jī)特性對(duì)比表

3 上海市水利泵站清污機(jī)運(yùn)行狀況分析

3.1 總體情況

從對(duì)比情況來看，3種主要類型的清污機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，成功選型的關(guān)鍵就是要充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，并有相應(yīng)措施應(yīng)對(duì)其缺點(diǎn)。上海市水利泵站選用回轉(zhuǎn)式清污機(jī)較多，主要看重的是其處理效率高，但實(shí)際運(yùn)行中也暴露出諸多問題。上海市8座市管泵閘清污機(jī)統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 上海市8座市管泵閘清污機(jī)情況表

3.2 存在問題分析

3.2.1 移動(dòng)耙斗式

移動(dòng)耙斗式清污機(jī)在西泗塘和郝橋港泵站的實(shí)際使用效果欠佳，遇到面積較大、不規(guī)則垃圾時(shí)，鋼絲繩晃動(dòng)嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)脫槽現(xiàn)象，無法保持耙斗平衡，易側(cè)翻；動(dòng)水狀態(tài)下，耙斗阻水明顯，無法正常提升，影響水泵和格柵安全。耙斗式清污機(jī)的優(yōu)點(diǎn)完全沒有體現(xiàn)出來，缺點(diǎn)卻充分暴露，可以說當(dāng)時(shí)的選型并不成功[2]。

3.2.2 回轉(zhuǎn)式

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)運(yùn)行中存在的問題主要是：底軸由于泥沙淤積易卡死；齒耙對(duì)塑料袋、薄膜等輕質(zhì)垃圾的清理效果不佳，易造成二次污染；遇到樹干、建筑材料、廢棄家具等大型垃圾時(shí)，齒耙、橫軸和鏈板等有變形、斷裂風(fēng)險(xiǎn)[3]；臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端工況下，格柵前堆積垃圾遠(yuǎn)超清污機(jī)清污能力，存在側(cè)翻可能。2015年“燦鴻”臺(tái)風(fēng)期間，桃浦河泵站6#清污機(jī)、木瀆港泵站2#和5#清污機(jī)均發(fā)生發(fā)生側(cè)翻，嚴(yán)重影響水泵運(yùn)行安全。

4 清污機(jī)改造建議

4.1 移動(dòng)耙斗式

西泗塘和郝橋港泵站移動(dòng)耙斗式清污機(jī)上部耙斗僅靠中間1根鋼絲繩牽引并負(fù)責(zé)抬耙和落耙，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，穩(wěn)定性差。因此，可考慮更換上部耙斗，采用3根鋼絲繩牽引，中間1根負(fù)責(zé)抬耙和落耙，提高耙斗穩(wěn)定性，確保運(yùn)行時(shí)鋼絲繩不易晃動(dòng)；此外，也可考慮保留下部格柵，對(duì)上部結(jié)構(gòu)整體改造，選用抓斗式清污機(jī)，投資較小，清污效果也更好[4]。

4.2 回轉(zhuǎn)式

4.2.1 抬高底軸

進(jìn)水池淤積嚴(yán)重的泵閘，可將清污機(jī)底軸抬高到正常淤積高度以上，下面設(shè)1段固定格柵。這樣既解決了底軸卡死、齒耙難以通過的問題，又縮短了鏈板長(zhǎng)度，減少回轉(zhuǎn)阻力，還可以阻攔沉沒在河床上的垃圾。

4.2.2 優(yōu)化齒耙和橫軸結(jié)構(gòu)型式

針對(duì)不同類型的垃圾，可配套使用多種混裝齒耙。如清理袋狀物及白色垃圾可采用梳齒加勺型齒耙，針對(duì)大型單體垃圾采用長(zhǎng)齒鉤型耙，對(duì)于細(xì)小垃圾采用勺式漏型耙，對(duì)于雜草采用梳型耙等[5]。針對(duì)齒耙、橫軸易變形的問題，可將耙齒適當(dāng)加厚加長(zhǎng)，橫軸鋼管直徑適當(dāng)加大，厚度加厚[6]。

4.2.3 改進(jìn)格柵固定方式

清污機(jī)格柵發(fā)生傾覆，一方面是由于格柵兩側(cè)水位差過大，形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，另一方面是由于整個(gè)清污機(jī)機(jī)身只通過上部的螺栓固定于兩側(cè)閘墩，“頭重腳輕”，抵抗下部外荷載的能力弱。因此，可以將清污機(jī)機(jī)身底部固定在底板上，兩側(cè)邊梁與閘墩增加固定點(diǎn)。 4.2.3 改造上部清污裝置

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)最大的缺點(diǎn)就是垃圾處理能力較差，比較適合清理漂浮型小型垃圾，對(duì)于個(gè)頭大、重量重的單體垃圾效果不佳。因此，若河道以大型垃圾為主，則回轉(zhuǎn)式清污機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)則無法體現(xiàn)，只能將上部清污裝置改造為耙斗式或抓斗式來提高清污能力[7-8]。

4.3 優(yōu)化泵站設(shè)計(jì)

除了對(duì)清污機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造以外，還可以通過工程優(yōu)化設(shè)計(jì)改善清污機(jī)的運(yùn)行條件，降低故障風(fēng)險(xiǎn)。例如目前上海正在建設(shè)的淀東水利樞紐改擴(kuò)建工程，運(yùn)行管理單位就提出將泵站回轉(zhuǎn)式清污機(jī)外移一段距離，布置在交通橋墩臺(tái)上，盡量遠(yuǎn)離進(jìn)水口，同時(shí)在清污機(jī)前方再增設(shè)1道粗?jǐn)r污柵，對(duì)大型垃圾進(jìn)行攔截。這樣就可以充分發(fā)揮回轉(zhuǎn)式清污機(jī)效率高的優(yōu)勢(shì)，使所有機(jī)組同時(shí)具備安全開機(jī)條件。

5 結(jié) 語

（1）清污機(jī)種類繁多，各具優(yōu)缺點(diǎn)，具體選型時(shí)除了考慮水工建筑物布置特征外，還要綜合考慮河道垃圾情況、孔口尺寸、過柵流速等影響因素，在全面認(rèn)清擬建工程水情、工情特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，多征求后期運(yùn)行管理單位的建議，優(yōu)化方案，揚(yáng)長(zhǎng)避短，滿足工程使用功能又便于運(yùn)行。

（2）移動(dòng)耙斗式和回轉(zhuǎn)式清污機(jī)經(jīng)過局部改造優(yōu)化后，清污能力增強(qiáng)，故障率明顯降低。但需要明確的是，每臺(tái)清污機(jī)的設(shè)計(jì)清污能力都是有限度的，若長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)必然會(huì)出現(xiàn)故障。因此臺(tái)風(fēng)、暴雨天等極端工況下運(yùn)行時(shí)應(yīng)加強(qiáng)巡查，必要時(shí)輔以人工清理。

（3）水利泵站設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)充分考慮后期運(yùn)行管理的方便，在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做一些優(yōu)化，如將清污機(jī)外移，盡量遠(yuǎn)離進(jìn)水口；在清污機(jī)前方增設(shè)粗?jǐn)r污柵等。通過這些措施，以確保水泵的安全運(yùn)行，發(fā)揮工程效益。

[1] 何德峰，章漢軍.攔污柵清污設(shè)施的選擇與應(yīng)用[J].小水電，2009(4)：41 - 43.

[2]吳軍.移動(dòng)鏟扒式清污機(jī)的設(shè)計(jì)和使用[J].水利水電技術(shù)，1984(12)：48 - 51.

[3]徐慶華.回轉(zhuǎn)式清污機(jī)橫抽斷裂失致原因眾解決措施[J].給水排水，2007(11)：92 - 93.

[4]鄧南景,陳愛青. PW20/4耙斗式清污機(jī)的技術(shù)改進(jìn)[J].水利電力機(jī)械，2007(12)：155 - 157.

[5]虞曉峰.排澇泵站回轉(zhuǎn)式清污機(jī)清污能力不足的改造[J].浙江水利科技，2010(4)：109 - 110.

[6]鮑克剛.回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的改進(jìn)[J].小水電，1999(3)：23 - 24.

[7]黃居森，盧映蓮.抓斗格柵機(jī)的抓斗設(shè)計(jì)方案探討[J].給水排水，2008(11)：98 - 99.

[8]田豐明.反抓式電動(dòng)清污機(jī)[J].四川電力技術(shù)，1994(3)：34 - 35.

（責(zé)任編輯 姚小槐）

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張 羽(1987 - )，男，工程師，碩士，主要從事泵站運(yùn)行管理工作。