水电站进水口拦污栅清污机改造设计

黄能聪

摘  要：水电站进水口拦污栅栅前常有污物堆积造成拦污栅堵塞，栅体前后形成较大的水位差，影响发电机组的出力和经济效益，常在拦污栅前设置反抓式悬吊清污机用于拦污栅栅前清污，但由于清污机抓斗张合控制工作方式的限制导致清污效果不佳。本文结合雍口电站进水口清污机技术改造，论述将反抓式悬吊清污机清污爪的钢丝绳传动控制改造为液压传动控制从而提高清污机清污效率的方法和要点。

关键词：反抓式悬吊清污机;技术改造;液压传动

一、工程概述

雍口电站位于福建尤溪下游，于1998年投产。常有大量树枝、杂物、生活垃圾从上游流入坝区，积聚在进水口拦污栅栅前造成拦污栅堵塞，影响机组出力和大坝安全，故于2006年在进水口拦污栅前增设一台反抓式悬吊清污机用于拦污栅栅前清污，清污机由上机架、下机架和清污爪组成。

二、存在问题

雍口电站进水口拦污栅清污机为反抓式悬吊清污机，清污机通过钢丝绳牵引下爪、上爪自重下落实现清污爪闭合操作，通过钢丝绳牵引上爪、下爪自重下落实现清污爪张开操作。此清污爪张合控制方式存在闭合力矩不足、无自保持易受外力影响改变自身状态的问题，导致清污机清污能力有限、效率低下。

三、改造思路及预期效果

清污机存在的问题均由清污爪通过钢丝绳传动控制张合的方式引起，对清污机清污爪张合控制方式进行改造，提高清污机的清污能力和清污效率。

利用液压系统压力大、保压能力强的特点，将原清污机清污爪张合控制方式由钢丝绳传动控制改造为液压控制张合，不仅能增大清污爪闭合力矩，还能有效保持清污爪状态不受外力影响而改变状态。

四、改造方案设计

1.清污机液压系统工作原理

进行清污爪张合操作时，油泵电机通电运转带动同轴液压油泵转动，产生压力油储存于液压油缸中，同时油路上的三位四通电磁换向阀对应电磁阀动作，可控制液压油送油、回油方向，液压油作用于液压推杆内活塞杆使其移动，并通过传动机构作用于清污机抓斗，从而实现抓斗张合。

图1 液压油系统工作原理示意图

2.液压系统主要元件布置及功能

（1）组合式液压站

组合式液压站是液压控制系统的动力源，安装于下机架平台。组合式液压站将油泵电机、齿轮油泵、油箱、压油缸等部件组合安装于一体，可节省现场空间，减少人工维护量。

进行清污机张合操作时，油泵电机得电运行带动油泵旋转，泵从油箱中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，为清污爪张合动作提供动力。

（2）液压阀组

液压阀组安装于组合式液压站进出口处，由一个三位四通M型电磁换向阀和一个可调溢流阀组成。

三位四通M型电磁换向阀有三个工作位，自然状态下处在中间截止位，进行清污机张合操作时，不同电磁阀动作，可切換阀块工作位而改变油路方向，从而实现清污爪张合;可调溢流阀可通过调节旋钮调整油路过油量从而控制液压油压力，当液压油压力大于溢流阀调整值时，多余的液压油会经溢流阀流回油箱，保证液压系统的安全工作。

（3）液压推杆

液压推杆是液压系统的执行器，为防止清污爪容积受到影响，两个液压推杆分别装设在清污机抓斗两侧。

单个液压推杆的最大力矩为8t，通过连接杆分别与清污爪上、下爪臂连接，液压推杆有上下油腔，通过电磁换向阀改变液压油进出油方向，使液压推杆一侧油腔进油、另一侧油腔回油以控制液压推杆内活塞杆上下移动，活塞杆通过传动机构带动上下爪臂完成相应动作从而实现清污爪张合。

（4）高压油管及卷管装置

高压油管用于组合式液压站和液压推杆之间传输液压油，因组合式液压站设置于下机架、液压推杆装于清污爪两侧需下到水下25米处，故设置两根30米长的高压油管用于送油和回油。

为保证高压油管随清污爪升降正常收放，在下机架平台两侧各设置一个卷管盘用于油管收纳。卷管盘可实现收放油管的同时不影响液压油的传输;在卷管盘的旋转轴一端上装设同步电机组（含电机、涡轮减速机、偶合器）作为动力源带动其转动，清污机抓斗上升时，电机运行通过减速机带动卷管盘旋转，将油管卷入盘中;抓斗下降时，电机不动作，油管由清污爪通过细钢丝绳牵引下放。

同步发电机组中涡轮减速机具有减速、增大转矩的功能，通过一定减速比得到同步转速，实现油管与清污爪的同步上升;偶合器可优化电机起动性能，也可在油管卡阻时防止电机过载。

3.电气控制回路设置

（1）油泵电机控制

油泵电机为单向运转，进行清污爪张合操作时运转带动油泵旋转产生压力油，因此需确认好油泵正常运行方向时的电源相序（正序），将清污机清污爪张合控制接触器上端以正相序并联接入电源，下端同相序并联接至油泵电机，即可实现进行清污爪张合操作时，油泵电机均可以正常运行。

（2）电磁换向阀控制

电磁换向阀不同电磁阀动作可改变油路方向，最终实现清污爪张、合操作。分别将清污爪张、合控制接触器的动合触点（常开触点）与对应的电磁阀线圈串联，即在进行清污爪张合操作时，对应电磁阀动作，油路按正确方向导通。

（3）卷管盘同步电机控制

同步电机在清污爪上升时运转带动卷管盘旋转对油管进行同步收纳，故新增一个交流接触器用于同步电机控制，接触器线圈控制回路与清污爪上升控制接触器的动合触点串联，即清污机上升时，该接触器线圈同时得电、主回路接通，同步电机动作。

五、结语

反抓式电动悬吊清污机因其工作方式局限性导致清污效果不佳，雍口电站清污机改造后有效增大其清污爪闭合力矩、爪臂状态自保持能力，在小范围改造的情况下提高清污机性能、提升清污效率，对装有该种形式清污机的水电站具有借鉴意义。