摘要：拦污栅是设在水电站进水口前，用于阻拦水流携带的水草、漂木、垃圾等杂物的框栅式结构，一般由钢材机构制造，栅条的间距取决于水轮机型号及尺寸，以保证通过拦污栅的污物不会卡在水轮机过流部件中为准，能有效拦截大型漂浮物如树干、渔网等进入引水钢管对水轮机导叶造成撞击或是缠绕。其是一种刚性好、结构简单、易于安装且拦污性能优越的装置。由于大型水电站进水口拦污栅大部分在水下，对于沉木和半沉木以及大面积的渔网堆积堵塞拦污栅情况无法进行有效的监视，鉴于拦污栅堵塞问题的严重性和目前无法有效对入水部分的堵塞情况进行实时监督，本文就对如何发现拦污栅堵塞，防止、减轻堵塞情况，以及其如何及时有效清理堵塞物的方法进行探讨。
关键词：水电厂 拦污栅清污 拦污栅 改造
Abstract： The trash rack is a frame structure set in front of the water inlet of the hydropower station to block the water， grass， driftwood， garbage and other sundries carried by the water flow. Generally， it is made of steel institutions. The spacing of grid bars depends on the model and size of the turbine， so as to ensure that the dirt passing through the trash rack will not be stuck in the flow passage parts of the turbine. It can effectively intercept large floating objects such as tree trunks and fishing nets into the diversion steel pipe， causing collision or winding of the turbine guide vane. It is a device which has the advantages of good rigidity， simple structure， easy installation and excellent dirt-stopping performance. Since most of the trash rack in the intake of large hydropower stations is under water， there is no effective monitoring method for the blockage of the trash rack caused by the accumulation of submerged logs and semi-submerged logs as well as large areas of fishing nets， in view of the seriousness of trash rack clogging and the current inability to effectively carry out the part of the real-time monitoring of clogging. This paper discusses how to find and prevent the blockage of trash rack， how to reduce the blockage and how to clear the blockage in time and effectively.
Key Words： Hydropower plant; Trash rack cleaning; Trash rack; Transformation
位于乌江河下游的构皮滩水电站，每年有几万立方米木材过坝，木材卡在攔污栅前面必须待机组停机后开铁船过去人工清理。当处于汛期时，停机机会少，分散来的漂木被截留在水库中，使许多圆木由漂木变为沉木和半沉木，吸附到拦污栅上，堵塞、撞击拦污栅栅条对整个栅体造成巨大的压力，给电厂的安全运行造成极大的威胁。拦污栅是水轮机组的唯一防护设施，直接关系着机组的安危[1]。葛洲坝水电站也曾经发生拦污栅堵塞造成发电机出力受损而被迫停机的事故，特别是高水头水电站，一旦拦污栅因堵塞引起憋压可能使拦污栅变形损坏，甚至冲毁拦污栅使其掉入引水管路，从而进入蜗壳、水轮机导叶造成长时间的机组停运。
1拦污栅的清理方式
1.1人工清污
一般栅前水位较浅，过栅流速慢的小型工程拦污栅。由人工使用耙齿直接在拦污栅上把污物捞起或用竹筏、木船到栅前清理污物。当水面清污有困难时，也可采用潜水员潜入栅前清理污物。但是对于高水头大型水电站此方法不合适。一是效率太低，二是有的打捞物太过沉重无法人工打捞[2]。
1.2提栅清污
具备提栅清污条件时，将拦污栅提升至平台，人工清理污物。污物较多的水库可在进水口设置两道垂直拦污栅，第一道是主栅，第二道是放置在平台上的副栅，当主栅需要清污时，把副栅放入进水口工作，主栅放置在平台上进行清污。这类为目前主流清污方式（见图1）
1.3机械清污
机械清污指使用清污机将污物从栅面捞起来，它适用于各种类型的电站和不同类型的污物，效率高，能节省大量的劳动力，且适用面广，能够在动水条件下工作，应用越来越广泛。目前，国内常见的清污机是耙斗式清污机和回转式清污机[3]。
2 拦污栅的检查
拦污栅污物累积情况检查一般可通过定期检测拦污栅前后压差的方法间接了解，也可以采用水下电视检查。栅体检查一般结合提栅清污进行。
检查内容一般包括：（1）栅体锈蚀情况;（2）栅条是否完好;（3）支承框架有无变形;（4）吊耳及连接是否完好等。
3 拦污栅的缺陷处理
拦污栅的缺陷通常由于污物堆积、振动、锈蚀等造成，例如栅条的变形及脱落、支承框架变形，以及销轴锈死、焊缝开裂等。由于大量污物堆积在拦污栅上而造成栅条和支承框架变形，采用机械矫正和热矫正法进行处理，变形严重时应予报废更换新件。
4 有效检测拦污栅堵塞情况的改进措施
目前构皮滩发电厂采用的提栅清污方式，对拦污栅堵塞情况监视的手段是通过压力传感器上送数据到监控，当机组进水口拦污栅压差超过规定上限值说明拦污栅堵塞，只能联系停机检修清污。对拦污栅水下部分的杂物堆积情况以及对锈蚀、栅体上吸附的贝壳数量多少等现象无法有效观测。如遇汛期小区暴雨造成库区水位大幅度增长，引起漂浮物突然增加，有可能造成拦污栅堵塞造成机组非计划停运[4]。
4.1使用回转式拦污栅
将拦污栅一片片地插入组合成水车样式的回转拦污栅，根据观察到的来漂浮物情况和压差变化情况定期回转，将堵塞物带到地面清理，并方便对拦污栅进行受损情况检查，能有效地保证拦污栅随时处于可控的堵塞程度，使拦污栅处于少量堵塞的健康状态。回转轴上拦污栅数量可以根据实际情况自行设置，可以是2片拦污栅也可以是3片拦污栅，拦污栅和回转机构采用组合方式，便于取下，如遇大型漂浮物撞击拦污栅造成损坏也可以快速地切换到完好的拦污栅。此种结构适用于大型调峰调频水电站长期不停机情况下，将因拦污栅堵塞造成的机组非计划停运情况降到最低。此种方法对回转结构的强度要求较大，并且需要给回转结构找一个稳固的基座，后期改造工程较大，耗资大（参考图2）。
4.2 增加水电站拦污栅清污机
清污机结构类似于在斜向安装的拦污栅表面加装了一个商场的手扶电梯，通过把楼梯部位更换为反向朝上钉耙状结构，定期启动把拦污栅从底部积累的各种杂物运送出水面送到传送带运走，能有效保持拦污栅的清洁。以抓斗式清污机、齿耙式清污作为水电站清污机型。
水电站在设计和运行中，有特定的水头、流速、流量、水流品质等的核心参数要求。水电站在发电运行中，面对的是体积、形状、重量各不相同的不同种类的水体垃圾，水电站清污机面的工作要求和制造难度是所有清污机中最高的，属于非标准设计。根据不同流域、不同环境、不同水电站專门设计、制作，为老电站技改提供可能性（见图3）。
4.3通过水库调度减少拦污栅的堵塞
主动停机避开漂浮物集控出现的堵峰。堵峰进库期间，拦污栅堵塞严重，压差上升较快，清理过后很快再次堵塞，常因压差过大机组被迫停机。被迫停机后进行清堵或理拦污栅局部损坏检查耗时较多，发电量损失也较大。采取主动停机，避开堵峰，使机组拦污栅在堵峰进库期间处于不堵或少堵状态，堵峰过后，机组投入运行[5-6]。
对集控来堵塞物时间段进行观测，对堵峰预报。为了较少拦污栅堵塞，要求水库调度工作不仅调水，还要调堵塞物。开展堵塞物观察，进行堵峰预报。根据水库水位起伏情况建立堵峰曲线表格，便于制订对拦污栅定期水下检查的计划。
5 结语
随着国家碳中和计划的出台，使作为清洁能源开发的水电厂得到快速发展。大型和超大型水电厂陆续建设中，对拦污栅也提出了更加严格的要求。虽然拦污栅看似不起眼，不如发电机水轮机这么结构复杂，却是保证水能清洁和保护蜗壳导叶的第一道屏障。智能化、冗余配置的拦污栅是将来大型水电厂能长期高效运行的重要保障设备之一。
参考文献
[1]汤文祥.大型泵站拦污栅设备的运行管理及其维护[J].品牌研究，2020（30）：115-116.
[2]罗芳贵，朱杰，王业宇，等.大型泵站拦污栅设备的运行管理与维护[J].设备管理与维修，2018（23）：19-20.
[3]李凌.水电厂进水口浮式拦污排主绳断丝超标处理[J].红水河，2018，37（3）：94-97.
[4]王秋绎.拦污栅栅条流场特征和共振分析[D].大连：大连理工大学，2020.
[5]刘地.泵站漂浮物运动、拦截与过栅及进泵缠堵研究[D].扬州：扬州大学，2020.
[6]王森.关于蚌埠闸水电站拦污栅防阻塞技术的研究[J].科学技术创新，2019（7）：117-118.
作者简介：唐启明（1987—），男，本科，助理工程师，研究方向为电气工程。
3742500589205
