1、前言

　　攔污柵清污機(jī)主要用于清除水電站和抽水站等送排水工程進(jìn)水口攔污柵前的污物。若這些污物得不到及時(shí)清理，將大大減小過(guò)水面積，影響機(jī)組的工作效率，甚至壓壞攔污柵，損壞機(jī)組造成事故，因此為確保機(jī)組正常運(yùn)行，對(duì)清污機(jī)的研究越來(lái)越被人們所重視。

　　攔污柵清污機(jī)按安裝形式分可分為移動(dòng)式和固定回轉(zhuǎn)式兩種。移動(dòng)式清污機(jī)按工作裝置的形式又可分為耙斗式和液壓抓斗式兩種。攔污柵柵條的布置形式有垂直柵和斜柵兩種。江蘇省水利機(jī)械制造總廠與國(guó)家電力公司鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所共同研制的ＶＲＣ6型清污機(jī)就是一種移動(dòng)式垂直柵清污機(jī)，它已成功地用于巴基斯坦帕沙瓦水電站工程。

　　2、巴基斯坦帕沙瓦水電站工程的概況

　　此工程是40年前由加拿大人在巴基斯坦帕沙瓦郊區(qū)承建的一座水力發(fā)電站，河流的上游在阿富汗境內(nèi)，下游流到中國(guó)的新疆境內(nèi)。發(fā)電站大壩的左手是弧形壩，在弧形壩的弧形側(cè)面上埋設(shè)安裝攔污柵的導(dǎo)向槽。發(fā)電站大壩的右手是9孔弧形閘門(mén)，在緊急情況下可以泄洪。河流處在山體形成的峽谷之中，上下游水位落差48m.該發(fā)電站總裝機(jī)容量為1 024×104kW，清污機(jī)未安裝前，潮汛期間，每天要停電2h，并配2臺(tái)加拿大產(chǎn)40t吊車(chē)用來(lái)提柵清污，由于每孔攔污柵共4節(jié)，正常提柵清污只提上面的1～2節(jié)，柵底垃圾得不到及時(shí)清理，嚴(yán)重地影響了機(jī)組的正常發(fā)電。1998年巴基斯坦水電總局（WAPDA）決定就增補(bǔ)攔污柵清污機(jī)項(xiàng)目向國(guó)際公開(kāi)招標(biāo)，省水利機(jī)械制造總廠在眾多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中一舉中標(biāo)，承建該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、制造、安裝任務(wù)，并于2000年11月份順利通過(guò)該項(xiàng)目的雙方交接驗(yàn)收，產(chǎn)品的質(zhì)量得到了業(yè)主的好評(píng)。

　　該清污機(jī)的設(shè)計(jì)要求如下：

　�、傩凶哕壍罏榛⌒�，軌距為7m.

　　②清污寬度5.96m，清污深度27m.

　�、圻M(jìn)水口孔數(shù)為8孔，柵體傾角90°。

　�、芮逦蹆籼嵘�力為2t，清污機(jī)行走速度為0～20m/min.

　�、莅叶诽嵘�速度為0～4m/min，下降速度為0～7m/min.

　�、迻艞l間距為125mm，供電方式為通過(guò)電纜卷筒供電。

　　⑦清污機(jī)為移動(dòng)式半自動(dòng)垂直柵清污機(jī)。

　　⑧設(shè)計(jì)后的清污機(jī)上的導(dǎo)槽要與埋設(shè)在堤壩混凝土中的導(dǎo)槽實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

　　3、清污機(jī)主要構(gòu)件的研制特點(diǎn)

　　此清污機(jī)主要由耙斗、耙斗小車(chē)、機(jī)架、提升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、操縱室等幾部分組成。該機(jī)的耙斗小車(chē)這一結(jié)構(gòu)型式填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)清污機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的空白。

　　1. 耙斗小車(chē)：因原設(shè)計(jì)者（加拿大人）設(shè)計(jì)的攔污柵為一柵兩用，在正常發(fā)電時(shí)攔污柵起過(guò)水?dāng)r污的作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)組維修時(shí)，在柵體上裝上面板即可作為檢修門(mén)使用，所以為節(jié)省土建和柵體結(jié)構(gòu)的工作量，在柵體頂部到大壩水平面間沒(méi)有混凝土和柵條，根據(jù)實(shí)際情況我們?cè)O(shè)計(jì)了耙斗小車(chē)，工作原理是耙斗在下降過(guò)程中，首先打開(kāi)耙斗，耙斗與耙斗小車(chē)一起下降，它們沿著清污機(jī)上的導(dǎo)槽及埋設(shè)在混凝土中的攔污柵的導(dǎo)槽下降，一直下降到攔污柵的頂部，這時(shí)耙斗小車(chē)與耙斗脫離，耙斗小車(chē)停在柵體的頂部，耙斗沿著柵體上的導(dǎo)槽繼續(xù)下降，在提升指令下達(dá)后，耙斗先閉合并抓取污物上升，當(dāng)耙斗上升到柵體頂部時(shí)，耙斗導(dǎo)向輪進(jìn)入小車(chē)導(dǎo)槽并逐漸脫離柵體導(dǎo)槽，當(dāng)耙斗全部進(jìn)入小車(chē)后，會(huì)頂住小車(chē)上的限位塊并與小車(chē)一起上升。為減輕小車(chē)重量，小車(chē)采用焊接結(jié)構(gòu)件，一側(cè)裝導(dǎo)向輪，一側(cè)裝耙斗導(dǎo)槽。

　　2. 耙斗由活動(dòng)耙齒和固定耙齒構(gòu)成。在下降過(guò)程中，固定耙齒的尖端可以插入污物中，活動(dòng)耙齒完成開(kāi)耙動(dòng)作；在提升過(guò)程中，固定耙齒可充當(dāng)柵條的作用，活動(dòng)耙齒完成閉耙動(dòng)作并抓取污物。因此，當(dāng)耙斗脫離柵體后，污物在活動(dòng)耙齒與固定耙齒所形成的封閉框架中不至于散落。

　　3. 機(jī)架采用龍門(mén)架式結(jié)構(gòu)，集污斗凈高2.6m，可通過(guò)卡車(chē)來(lái)收集污物。整機(jī)較重，約30t.外形尺寸11m×8.9m×9.5m，為了便于運(yùn)輸和安裝，我們將機(jī)架分成4大塊，即左、右門(mén)架，上部支架及導(dǎo)槽，各部分采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接。在導(dǎo)槽與機(jī)架間，我們還增設(shè)了多種規(guī)格的墊片，以便適合在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)清污機(jī)上的導(dǎo)槽與埋設(shè)在混凝土中導(dǎo)槽的對(duì)接尺寸。

　　4.電氣控制系統(tǒng)：電氣采用ＰＬＣ（可編程邏輯控制器）來(lái)進(jìn)行集中控制。它的優(yōu)點(diǎn)是大大簡(jiǎn)化了電氣線路，線路故障率大為降低，并且可以顯示故障信息。ＰＬＣ的再開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)，為滿足工地特殊需要，只需調(diào)整程序或程序參數(shù)，而不需要改變電氣線路。提升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的變速是通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在提升機(jī)構(gòu)中，裝有角向傳感器和軸壓式傳感器，并裝有深度和荷載綜合顯示儀，可對(duì)清污深度和荷載情況實(shí)施全過(guò)程的監(jiān)控。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，可隨時(shí)調(diào)節(jié)清污深度的大小和對(duì)超欠載的設(shè)定。當(dāng)提升鋼絲繩過(guò)緊和下降鋼絲繩過(guò)松，提升電機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電并伴有超欠載的聲光報(bào)警。

　　5. 提升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)：為了保證制動(dòng)的可靠性，我們?cè)谔嵘龣C(jī)構(gòu)上采用了雙液壓制動(dòng)器。行走機(jī)構(gòu)采用“三合一”減速機(jī)，并統(tǒng)一布置在軌道的上游側(cè)。這樣就保證了左右行走的同步，并省去了分裝在下游側(cè)的差速器。實(shí)踐證明這是可行的，而且省事。

　　6. 清污機(jī)行走定位系統(tǒng)：采用左右各兩組行走限位開(kāi)關(guān)，一組是預(yù)定位，清污機(jī)到達(dá)此位置時(shí)，行走減速，實(shí)施預(yù)定位；另一組是定位，清污機(jī)到達(dá)此位置時(shí)，行走制動(dòng)，實(shí)施定位。這樣就確保了清污機(jī)在每一孔進(jìn)水口柵前的自動(dòng)且準(zhǔn)確定位。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　�。郑遥�6型攔污柵清污機(jī)在巴基斯坦帕沙瓦水電站的成功運(yùn)用，特別是耙斗小車(chē)的使用，為今后國(guó)內(nèi)潛孔式攔污柵清污機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　該機(jī)采用了軸壓式傳感技術(shù)使提升和下降荷載大小可在液晶顯示屏幕上直接顯示，并可根據(jù)需要設(shè)定超、欠載的大小，超、欠載時(shí)伴有聲光報(bào)警，操作者可根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整操作，使故障解除。

　　該機(jī)采用的深度顯示儀可動(dòng)態(tài)地?cái)?shù)碼顯示深度大小，這不但可控制清污深度，而且由此可以知道耙斗在水下的位置，對(duì)診斷水下故障大有幫助。

　　該機(jī)使用效果顯著，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間（約1個(gè)月左右），清理出的樹(shù)枝、水草等雜物，曬干后裝了3大卡車(chē)，最大的樹(shù)干有5m長(zhǎng)，100多kg重。清污深度隨著柵前沉淀物的不斷減少而不斷加深，直至將柵前所有的污物清光，攔污柵達(dá)到了原有的過(guò)流量，水電站又可開(kāi)動(dòng)原來(lái)因過(guò)流量不足而關(guān)停的發(fā)電機(jī)組，由新增加的發(fā)電量所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，在4個(gè)月內(nèi)就可收回對(duì)該項(xiàng)目的投資。