廖茂

摘 要：濾水器，是發(fā)電系統(tǒng)中非常重要的電氣設(shè)備。不僅僅對于機(jī)組的工作效率有著很大的影響，而且也會(huì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行有著很大的影響。由于環(huán)境和排放檢測的有著明確的規(guī)定，早期的濾水器性能結(jié)構(gòu)和排污方面都有很多問題，運(yùn)行不夠穩(wěn)定。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，對電力能源的需求量日益加劇，為保證水電站安全可靠運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益最大化，急需普及新型的濾水器。本文針對ZLSG系列全自動(dòng)濾水器在水電站的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：ZLSG;安全可靠;全自動(dòng);濾水器;可靠運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TV735 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）19-0153-02

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展，水電項(xiàng)目也以令世人矚目的速度發(fā)展，在我國能源發(fā)展上具有十分重要的戰(zhàn)略地位。水電的快速發(fā)展面臨的問題也越來越突出，如因居民生活垃圾和施工建渣等垃圾的增多，再加上暴雨頻繁、水土流失嚴(yán)重、洪水泛濫等原因，河道內(nèi)的泥沙含量以及雜物，浮游生物等將不同程度的影響水電機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)，這些堵塞物對水電站的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響，輕則導(dǎo)致機(jī)組溫度升高，機(jī)組出力減少，影響發(fā)電效益;重則會(huì)堵塞技術(shù)供水系統(tǒng)管道，嚴(yán)重時(shí)危及機(jī)組運(yùn)行安全。低水頭大流量電站此問題尤為突出，汛期水電機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行成為汛期影響發(fā)電的重要問題。

本文針對上述問題，以某大型水電站為例，其采用ZLSG系列全自動(dòng)濾水器，有效改善了水電站技術(shù)供水系統(tǒng)工作壓力，消除堵塞物對水電站的影響。

1 ZLSG系列全自動(dòng)濾水器的分類

ZLSG系列全自動(dòng)濾水器在目前只有兩大類，一類是ZLSG-G型，一類是ZLSG-B型。為了適應(yīng)不同流域，不同電站的管道布置實(shí)際需要，ZLSG-G型的濾水器進(jìn)出水布置結(jié)構(gòu)是上進(jìn)水下出水的形式，并且ZLSG-B型濾水器是在ZLSG基本款的基礎(chǔ)上經(jīng)過升級改造而來的，進(jìn)出水結(jié)構(gòu)是水上出水的布置形式。

2 ZLSG系列全自動(dòng)濾水器的組成

ZLSG-G、ZLSG-B型號(hào)的全自動(dòng)濾水器結(jié)構(gòu)上由以下幾個(gè)部件構(gòu)成：主體和電動(dòng)排污球閥、PLC電氣控制柜和定位排污系統(tǒng)、各壓力表和差壓傳感器以及電動(dòng)行星擺線針輪結(jié)構(gòu)減速機(jī)等幾個(gè)方面組成。其中，濾水器的主題又包括轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和排污執(zhí)行機(jī)構(gòu)、外殼和蓋子等幾個(gè)部分組成。ZLSG-G型與ZLSG-B型全自動(dòng)濾水器雖然在機(jī)械結(jié)構(gòu)與性能上差異較大，但他們都擁有自動(dòng)化的系統(tǒng)，能夠在過濾和反沖洗以及排污方面都有了自動(dòng)化的能力，并且能夠同時(shí)運(yùn)行且互不干擾。因此在電氣控制的設(shè)計(jì)上采用了PLC控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化的流程和功能，包括排污和報(bào)警燈方面的自動(dòng)化。多以在ZLSG系列濾水器運(yùn)行的過程中，排污時(shí)，減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均無需人員參與。此外，為了縮短設(shè)備停運(yùn)檢修時(shí)間，ZLSG-G、ZLSG-B型在設(shè)計(jì)上均設(shè)置了對開式的檢修孔，故檢修時(shí)非常方便，無需拆卸整體，省時(shí)省力。

3 ZLSG-G型全自動(dòng)濾水器技術(shù)特點(diǎn)

ZLSG-G型全自動(dòng)濾水器其過濾效率高，維護(hù)量小。能夠?qū)λ懈黝愲s質(zhì)，像塑料和木屑、泡沫和編織袋以及泥沙等多種漂浮物及沉淀物有效的過濾，因此特別適合水質(zhì)較差、環(huán)境復(fù)雜的電站。

3.1 G型復(fù)合排污

G型復(fù)合排污主要是利用重力作用，通過重力將其進(jìn)行分離，因此在濾水器設(shè)計(jì)上滿分為兩大塊，上方是濁水的腔體，下方是清水的腔體，在上腔中布置了進(jìn)水孔、上排污孔以及檢修孔等;在下腔的設(shè)計(jì)中，則有排污架和排污孔以及過濾筒等裝置。在工作的過程中，如果漂浮物或者是泥沙等污染物會(huì)從進(jìn)水口進(jìn)入到上方的濁水腔中，然后漂浮物和沉淀物會(huì)被分離，沉淀物會(huì)因?yàn)橹亓Φ囊蛩叵鲁两?jīng)過下腔的排水孔直接被排除。而上腔中的破奧服務(wù)會(huì)在排污閥打開后，在過濾器的作用下，由上方的排污孔直接排出。

通過將漂浮物和沉積物根據(jù)其物理特性能夠?qū)⑺鼈冞M(jìn)行隔離，從而避免惡劣在單一排污空中，兩者相會(huì)疊加，混為一團(tuán)，從而給濾水器卡住或者堵塞的情況發(fā)生，故抗堵能力較強(qiáng)。

3.2 進(jìn)出口布置

濾水器采用上進(jìn)水和下出水的進(jìn)出水布置，這樣的設(shè)計(jì)是能夠?qū)崿F(xiàn)沉淀物與漂浮物之間分離的有效措施，通過這樣的布置能夠更簡單快捷的記性污水的過濾。當(dāng)然，分離和過濾以及排污等全自動(dòng)的功能也是在這樣的布置結(jié)構(gòu)上才能夠?qū)崿F(xiàn)的。

3.3 較大的過濾面積

濾水器的下罐體布置有多個(gè)較為密集的過濾筒，因此在設(shè)計(jì)上采用了激光技術(shù)，這樣使每一個(gè)過濾桶都排列整齊，最大化的擴(kuò)充了過濾的面積。即使是在排污工作的進(jìn)行中，也能夠保證過濾的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水管的截面，這也就意味著不管在任何的情況下，水管都能夠進(jìn)行正常的工作。該濾水器濾芯使用高強(qiáng)度楔形編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)，過濾面積較大，而且反沖效果好，因此過濾效果好，過濾效果高。

3.4 “雙剪刀”結(jié)構(gòu)

濾水器在國內(nèi)各流域的汛期工作期間，不時(shí)會(huì)出現(xiàn)有較大尺寸的樹枝、木頭、泡沫或其他類型的較長的物體由水流進(jìn)入濾水器內(nèi)，并卡死在過濾筒中。若不能可靠的解決這個(gè)問題，將容易造成過濾筒的破損以及堵塞，給濾水器的正常工作帶來不利影響。同時(shí)也將影響水電機(jī)組的技術(shù)供水系統(tǒng)，這些堵塞物對技術(shù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響，輕則導(dǎo)致機(jī)組溫度升高，機(jī)組出力減少，影響發(fā)電效益;重則會(huì)堵塞技術(shù)供水系統(tǒng)管道，嚴(yán)重時(shí)危及機(jī)組運(yùn)行安全。針對這個(gè)問題，ZLSG系列全自動(dòng)濾水器在過濾筒上腔和下腔都布置有兩個(gè)類似剪刀的裝置，若出現(xiàn)較長異物被卡死在過濾筒內(nèi)之后，通過在排污過程之中的運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)所帶動(dòng)的減速機(jī)會(huì)帶動(dòng)該裝置旋轉(zhuǎn)，從而將過濾筒內(nèi)的較長異物剪斷成多個(gè)小段，并排出濾水器外。

3.5 濾筒快速檢修

一般的濾水器檢修濾筒時(shí)，均需進(jìn)行整體拆卸（個(gè)別廠家和廠站還需動(dòng)用起吊裝置），而ZLSG系列全自動(dòng)濾水器均設(shè)置了濾筒專用的檢修孔，可以非常方便地將濾筒取出檢修或者進(jìn)行整體更換，省時(shí)省力，可以盡可能的縮短設(shè)備檢修時(shí)間。

3.6 定位排污系統(tǒng)

為了保證濾水器在短時(shí)間內(nèi)排污徹底，ZLSG系列濾水器設(shè)置了一套高性能定位排污裝置，通過人工現(xiàn)地控制排污轉(zhuǎn)板的具體位置，將排污轉(zhuǎn)板固定在某一位置，并通過開啟排污閥實(shí)現(xiàn)精確定位排污的功能。

4 ZLSG-GⅡ型濾水器工作原理

4.1 機(jī)械工作原理

在濾水器正常工作時(shí)，電動(dòng)所帶減速機(jī)不啟動(dòng)，排污閥是關(guān)閉狀態(tài)。在滿足清污的要求時(shí)，下排污閥（也就是沉積物排污閥）將首先被打開，此時(shí)減速機(jī)將啟動(dòng)工作，帶動(dòng)濾水器內(nèi)布置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作，使排污轉(zhuǎn)筒逐一與每個(gè)過濾筒的排污孔聯(lián)通。此外，由于過濾筒的進(jìn)水口已封閉，因此內(nèi)部就形成了一個(gè)比較密封的環(huán)境。在這種環(huán)境下，沉積在被封閉過濾筒內(nèi)的部分懸浮物合沉積物通過其他的過濾筒過濾后的清潔水進(jìn)行反沖洗，并隨著已經(jīng)打開的下排污閥排出。

4.2 電氣控制原理和特點(diǎn)

定時(shí)起動(dòng)：通過現(xiàn)地控制柜的PLC的內(nèi)部時(shí)間繼電器來定時(shí)的啟動(dòng)減速機(jī)和排污閥。即減速機(jī)啟動(dòng)，排污閥就開起。（定時(shí)排污時(shí)間默認(rèn)設(shè)定為5h）若采用定位排污，濾水器運(yùn)行5h后，現(xiàn)地控制柜的PLC啟動(dòng)減速機(jī)及定位排污裝置，當(dāng)排污轉(zhuǎn)板與濾水器濾芯進(jìn)水口重合時(shí)，減速機(jī)停止，同時(shí)，排污轉(zhuǎn)板定格在此位置，該濾芯排污30s后，再次啟動(dòng)減速機(jī)，當(dāng)所有濾芯排污完成后，一個(gè)定位下排污過程結(jié)束。減速機(jī)停止，排污閥關(guān)閉。濾水器運(yùn)行5h后，上排污閥打開，自動(dòng)排污5min后，一個(gè)完整的上排污過程結(jié)束。而定時(shí)啟動(dòng)排污，上下排污是交替進(jìn)行。

差壓控制起動(dòng)：通過布置在濾水器外殼上的進(jìn)口、出口壓差傳感器，來自動(dòng)的控制減速機(jī)和排污閥的起動(dòng)與停止，自動(dòng)進(jìn)行清污、排污。差壓動(dòng)作值默認(rèn)設(shè)定為0.04MPa。若采用定位排污，排污過程同定時(shí)排污相同。通過差壓啟動(dòng)排污，上下排污交替進(jìn)行。

手動(dòng)控制起動(dòng)：通過布置在現(xiàn)地控制柜面板上的按紐，來手動(dòng)控制電機(jī)減速機(jī)及上排污閥、下排污閥的開啟和關(guān)閉。如果采用定位排污，則排污過程同定時(shí)排污相同。

故障保護(hù)功能：當(dāng)減速機(jī)出現(xiàn)故障或過力矩的情況時(shí)，或者排污閥過力矩的情況時(shí)，或者差壓過高的情況時(shí)都設(shè)置有可靠的安全保護(hù)措施以及故障報(bào)警，響鈴及通過PLC上送故障信號(hào)，同時(shí)在現(xiàn)地控制柜面板上，故障指示燈相應(yīng)被點(diǎn)亮。

5 常見故障診斷與排除（表1）

6 結(jié)語

筆者所在的四川大唐國際甘孜水電有限公司長河壩水電站（2600MW）、黃金坪水電站（850MW）均采用了ZLSG系列的全自動(dòng)濾水器。在已全部投產(chǎn)發(fā)電近4年的時(shí)間中，該ZLSG系列全自動(dòng)濾水器能很好的適應(yīng)大渡河流域的特殊水情，特別是較多漂浮物的情況。并在服役期間未發(fā)生過濾水器由于設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)，工作方面的問題。運(yùn)行安全，穩(wěn)定，可靠，對兩級電站技術(shù)供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著不可磨滅的重大貢獻(xiàn)。

以上僅針對ZLSG系列全自動(dòng)濾水器的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)做了淺析和論述，意在通過分析尋求有效的節(jié)能降耗途徑，滿足國內(nèi)各流域水情的清污需要，提高清污能力及效率，降低電站濾水器檢修頻率，為進(jìn)一步做好水電廠增發(fā)電量、安全穩(wěn)定運(yùn)行起到一定作用。筆者認(rèn)為在各流域水電站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對電站內(nèi)各用途濾水器的選擇，加以足夠重視并綜合考慮。

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