1、前言

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

　　攔污柵清污機按安裝形式分可分為移動式和固定回轉(zhuǎn)式兩種。移動式清污機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。江蘇省水利機械制造總廠與國家電力公司鄭州機械設(shè)計研究所共同研制的ＶＲＣ6型清污機就是一種移動式垂直柵清污機，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，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)電站總裝機容量為1 024×104kW，清污機未安裝前，潮汛期間，每天要停電2h，并配2臺加拿大產(chǎn)40t吊車用來提柵清污，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清理，嚴(yán)重地影響了機組的正常發(fā)電。1998年巴基斯坦水電總局（WAPDA）決定就增補攔污柵清污機項目向國際公開招標(biāo)，省水利機械制造總廠在眾多的競爭對手中一舉中標(biāo)，承建該項目的設(shè)計、制造、安裝任務(wù)，并于2000年11月份順利通過該項目的雙方交接驗收，產(chǎn)品的質(zhì)量得到了業(yè)主的好評。

　　該清污機的設(shè)計要求如下：

　�、傩凶哕壍罏榛⌒�，軌距為7m.

　　②清污寬度5.96m，清污深度27m.

　�、圻M水口孔數(shù)為8孔，柵體傾角90°。

　�、芮逦蹆籼嵘�力為2t，清污機行走速度為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，供電方式為通過電纜卷筒供電。

　�、咔逦蹤C為移動式半自動垂直柵清污機。

　　⑧設(shè)計后的清污機上的導(dǎo)槽要與埋設(shè)在堤壩混凝土中的導(dǎo)槽實現(xiàn)對接。

　　3、清污機主要構(gòu)件的研制特點

　　此清污機主要由耙斗、耙斗小車、機架、提升機構(gòu)、行走機構(gòu)、操縱室等幾部分組成。該機的耙斗小車這一結(jié)構(gòu)型式填補了國內(nèi)清污機設(shè)計領(lǐng)域的空白。

　　1. 耙斗小車：因原設(shè)計者（加拿大人）設(shè)計的攔污柵為一柵兩用，在正常發(fā)電時攔污柵起過水?dāng)r污的作用，當(dāng)發(fā)電機機組維修時，在柵體上裝上面板即可作為檢修門使用，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有混凝土和柵條，根據(jù)實際情況我們設(shè)計了耙斗小車，工作原理是耙斗在下降過程中，首先打開耙斗，耙斗與耙斗小車一起下降，它們沿著清污機上的導(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，這時耙斗小車與耙斗脫離，耙斗小車停在柵體的頂部，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，耙斗導(dǎo)向輪進入小車導(dǎo)槽并逐漸脫離柵體導(dǎo)槽，當(dāng)耙斗全部進入小車后，會頂住小車上的限位塊并與小車一起上升。為減輕小車重量，小車采用焊接結(jié)構(gòu)件，一側(cè)裝導(dǎo)向輪，一側(cè)裝耙斗導(dǎo)槽。

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

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

　　4.電氣控制系統(tǒng)：電氣采用ＰＬＣ（可編程邏輯控制器）來進行集中控制。它的優(yōu)點是大大簡化了電氣線路，線路故障率大為降低，并且可以顯示故障信息。ＰＬＣ的再開發(fā)能力強，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。提升機構(gòu)和行走機構(gòu)的變速是通過變頻器來實現(xiàn)的。在提升機構(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，可對清污深度和荷載情況實施全過程的監(jiān)控。根據(jù)現(xiàn)場需要，可隨時調(diào)節(jié)清污深度的大小和對超欠載的設(shè)定。當(dāng)提升鋼絲繩過緊和下降鋼絲繩過松，提升電機會自動斷電并伴有超欠載的聲光報警。

　　5. 提升機構(gòu)和行走機構(gòu)：為了保證制動的可靠性，我們在提升機構(gòu)上采用了雙液壓制動器。行走機構(gòu)采用“三合一”減速機，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。實踐證明這是可行的，而且省事。

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

　　4、結(jié)語

　　ＶＲＣ6型攔污柵清污機在巴基斯坦帕沙瓦水電站的成功運用，特別是耙斗小車的使用，為今后國內(nèi)潛孔式攔污柵清污機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　該機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、欠載時伴有聲光報警，操作者可根據(jù)實際情況，及時調(diào)整操作，使故障解除。

　　該機采用的深度顯示儀可動態(tài)地數(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，對診斷水下故障大有幫助。

　　該機使用效果顯著，在現(xiàn)場調(diào)試期間（約1個月左右），清理出的樹枝、水草等雜物，曬干后裝了3大卡車，最大的樹干有5m長，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)到了原有的過流量，水電站又可開動原來因過流量不足而關(guān)停的發(fā)電機組，由新增加的發(fā)電量所帶來的經(jīng)濟效益，在4個月內(nèi)就可收回對該項目的投資。