泵站攔污柵常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施
泵站是灌溉、排澇、調(diào)水等水利工程的核心 攔污柵作為泵站的輔助設(shè)施，其主要功能是有效攔截和清除水流中的污物 在使用過(guò)程中，攔污柵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)阻塞、振動(dòng)和銹蝕等問(wèn)題，嚴(yán)重影響泵站安全、經(jīng)濟(jì)和有效運(yùn)行，F(xiàn)針對(duì)這些常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行原因分析并提出解決對(duì)策如下。
1，泵站攔污柵常見(jiàn)問(wèn)題原因分析
1.1攔污柵阻塞
近幾年，隨著水環(huán)境的惡化，泵站來(lái)流中的污物增多，特別是排澇期，大量污物隨流而下，在攔污柵前堆積，影響了泵站安全與運(yùn)行。一方面，攔污柵被污物阻塞后，原有過(guò)水面積減小，加劇了柵體的阻水，柵前水頭損失增大，從而使泵站機(jī)組運(yùn)行揚(yáng)程增加，功率增大，時(shí)間延長(zhǎng)。運(yùn)行費(fèi)用增加。另一方面，由于柵前污物堆積。使柵前、柵后水位差增大，加大了水流對(duì)柵體的作用力，嚴(yán)重時(shí)壓力超過(guò)柵體材料彎曲應(yīng)力極限值，導(dǎo)致柵體結(jié)構(gòu)變形甚至壓垮，失去對(duì)泵站的保護(hù)作用。
1.2攔污柵振動(dòng)
在設(shè)計(jì)和安裝攔污柵時(shí)，對(duì)其動(dòng)力特性考慮不周，導(dǎo)致攔污柵破壞的事件也時(shí)有發(fā)生 特別是大型泵站，攔污柵面積大，結(jié)構(gòu)剛性較小，動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，在高速過(guò)柵水流作用下，更容易發(fā)生劇烈振動(dòng)。
水流通過(guò)攔污柵時(shí)，柵后尾流是攔污柵振動(dòng)的主要振源 當(dāng)周期性尾流的脫體渦頻率與攔污柵結(jié)構(gòu)自振頻率接近時(shí)，攔污柵會(huì)因共振產(chǎn)生的大幅振動(dòng)而破壞 工程實(shí)例表明，周期性尾流作用是攔污柵在短期內(nèi)損壞的主要原因紊流尾流，特別是高能量的紊流，會(huì)使柵體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨機(jī)性振動(dòng)，使攔污柵結(jié)構(gòu)因疲勞而損壞。
1.3攔污柵銹蝕
攔污柵工作機(jī)理決定了其長(zhǎng)期浸泡在水中，而攔污柵大多是普通鋼質(zhì)材料或者鑄鐵材料制成的，容易發(fā)生以水為介質(zhì)的電化學(xué)銹蝕 此外，河道內(nèi)污物的腐爛變質(zhì)、大量工業(yè)廢水的排人等水環(huán)境的惡化會(huì)加重?cái)r污柵的銹蝕 攔污柵常見(jiàn)銹蝕部位主要集中在最高水位以下的范圍，在水位變化頻繁的區(qū)域銹蝕情況尤其嚴(yán)重。
隨著攔污柵使用時(shí)間的增加，銹蝕問(wèn)題逐漸顯現(xiàn) 攔污柵銹蝕同樣會(huì)導(dǎo)致攔污柵過(guò)水面積減少，水頭損失增加有研究顯示：攔污柵銹蝕后水頭損失增量可以達(dá)到原進(jìn)水口損失量的6O％。這充分說(shuō)明了柵條銹蝕對(duì)水頭損失的影響極大。[1]銹蝕會(huì)使攔污柵減弱受力性能，降低穩(wěn)定性和可靠性，甚至形成大洞，對(duì)進(jìn)水口流道中污物的攔截形同虛設(shè)，失去對(duì)泵站機(jī)組的保護(hù)作用.
2.解決問(wèn)題的對(duì)策
2.1優(yōu)化攔污柵柵體設(shè)計(jì)
攔污柵柵體設(shè)計(jì)直接影響攔污柵的工作性能。攔污柵應(yīng)有足夠的剛度、較高的固有頻率、較小的局部阻水系數(shù)和較好的抗腐蝕性：同時(shí)，能夠有效地?cái)r截污物，方便清污.
常見(jiàn)的攔污柵為格柵式攔污柵，由柵條、主梁和其他部件構(gòu)成 柵條問(wèn)距 (柵距)是其最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。柵距的大小直接影響攔污效果和攔污柵的阻力系數(shù)，需要根據(jù)水泵類型、葉輪過(guò)流面積、垃圾的性質(zhì)和數(shù)量等來(lái)決定。攔污柵標(biāo)準(zhǔn)有效柵距一般為水泵口徑的 1／10-1／30，但對(duì)于中小型軸流泵，葉輪之間有較寬闊的通道和較強(qiáng)的過(guò)流能力，柵距要適當(dāng)放大，以減少水頭損失和避免污物過(guò)多堆積：在一般污物情況下，柵距可適當(dāng)增大，其有效柵距以 80～120mm為宜。
針對(duì)攔污柵的振動(dòng)，加固攔污柵可以改變攔污柵自振頻率，避開(kāi)和水流激振的共振頻率，達(dá)到減振的目的 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，攔污柵的柵條采用不規(guī)則的間距，用螺栓連接，設(shè)置攔污柵斜撐，同時(shí)在攔污柵橫撐上通過(guò)夾緊連接將攔污柵固定在加勁構(gòu)件上，可以防止攔污柵的有害振動(dòng).
2.2合理安放攔污柵
選擇合理的攔污柵布置方式，可以有效地?cái)r截和清除污物！侗谜竟こ桃(guī)范》要求攔污柵可直立放置也可以傾斜布置 中小型泵站，大多是在泵站進(jìn)水口前直立或略傾斜放置攔污柵 研究表明，改變攔污柵的安裝傾斜角度。利用水流的推力將攔污柵下部的污物推到柵的上部，再配以合適的清污臺(tái)面，在工程投資增加不多的情況下，有利于人工清除柵前的污物，避免攔污柵阻塞。對(duì)于攔污柵的傾斜角度，有研究者用膠合板和金屬板做成攔污柵物理模型(柵距為30mm)，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：當(dāng)攔污柵傾角大于60°時(shí)，其下部有少量雜草堆積：而當(dāng)傾角小于45°時(shí)，各種水草都能被推向柵的頂部，在實(shí)驗(yàn)條件下不發(fā)生污物與柵條的纏繞.
2.3防護(hù)攔污柵銹蝕
在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，對(duì)攔污柵銹蝕進(jìn)行防護(hù)時(shí)，采用噴鋅或涂鋁粉氯化橡膠油漆防腐的效果不理想 相比較而言，涂料防腐是常用的防護(hù)手段 但目前國(guó)際國(guó)內(nèi)的防腐涂料品種很多，涂料的選擇對(duì)攔污柵的防腐是重要的 攔污柵處于水流和泥沙的沖刷下，要求涂料具有一定的耐磨特性 特別是柵條表面的防腐，其涂料的硬度應(yīng)能滿足抗沖刷、抗磨損的要求 國(guó)內(nèi)不少涂料的漆膜都能滿足這些要求，但大多數(shù)涂料要求金屬表面達(dá)到GB8923—88Sa2，5級(jí)非常徹底的噴砂除銹標(biāo)準(zhǔn) 達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)需耗費(fèi)大量工時(shí)，特別是在施工現(xiàn)場(chǎng)，要對(duì)銹蝕嚴(yán)重的大面積的金屬表面除銹達(dá)到GB8923—88Sa2，5級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)很困難 但如果銹蝕表面處理不好，涂料附著不牢，密封不嚴(yán)實(shí)，會(huì)降低涂料的防腐效果 所以，選用涂料時(shí)要考慮其噴涂技術(shù)要求.
在金屬表面涂覆環(huán)氧樹(shù)脂涂層防止銹蝕，是從國(guó)外發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)防護(hù)技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用其防腐效果不錯(cuò)。特別是液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂涂覆攔污柵，既可用于新建攔污柵的防腐，也可用于對(duì)老化結(jié)構(gòu)銹蝕攔污柵的處理，工藝簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)操作，能有效延長(zhǎng)攔污柵的使用壽命，提高其安全性.
2.4有效清污
及時(shí)清除攔污柵前的污物是防止攔污柵阻塞，減少柵前水頭損失，保證攔污柵有效發(fā)揮對(duì)水泵機(jī)組保護(hù)作用的基本措施 泵站清污分為人工清污和機(jī)械清污。我國(guó)一般采用人工清污，這種方式需要在一定水流速度的情況下進(jìn)行，而且只能打撈表面污物，工作效率低。對(duì)于柵面較大、污物較多的泵站，應(yīng)配以機(jī)械清污。
近幾年我國(guó)清污技術(shù)發(fā)展很快，各類清污機(jī)層出不窮，即使同一類型的清污機(jī)，工作原理相同，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也略有差別 選用清污機(jī)時(shí)，要根據(jù)泵站工程的特點(diǎn)、污物數(shù)量和種類等因素來(lái)綜合考慮。例如：對(duì)于孔口寬深的不適合選用回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，這種情況下，如果污物量不大，可以采用抓斗移動(dòng)式格柵清污機(jī)：如果污物量較大，可采用鋼絲繩牽引式固定格柵清污機(jī)進(jìn)行清污對(duì)于生活垃圾、白色污染物、樹(shù)干、動(dòng)物尸體、塑料桶等污染物，回轉(zhuǎn)式清污機(jī)不能有效清除，因?yàn)樯罾械囊恍├p繞物會(huì)纏繞在回轉(zhuǎn)靶齒上，難以清理：可以選用鋼絲繩牽引式固定格柵清污機(jī)或抓斗移動(dòng)式格柵清污機(jī)，但抓斗移動(dòng)式格柵清污機(jī)要一層一層清理，效率低：鋼絲繩牽引式固定格柵清污機(jī)清污量大，速度快，但污物太多時(shí)需要靠向下?tīng)恳恳拍苈浒?總之，各種清污機(jī)各具特點(diǎn)，各有其適宜的工作狀況，選用時(shí)要綜合考慮各種因素。
此外，要優(yōu)化清污模式 清污模式可分為安全清污、連續(xù)清污和經(jīng)濟(jì)清污 3種。要根據(jù)泵站污物來(lái)量、攔污柵前后水位差、清污機(jī)清污速度等因素來(lái)確定清污周期，以保證泵站的運(yùn)行效率。
3.結(jié)語(yǔ)
攔污柵雖然是泵站的輔助設(shè)施，但對(duì)保證泵站安全、經(jīng)濟(jì)和有效運(yùn)行發(fā)揮著重要作用 針對(duì)攔污柵在使用中出現(xiàn)的阻塞、振動(dòng)和銹蝕問(wèn)題，可以從優(yōu)化攔污柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)其安裝形勢(shì)、采用新材料新技術(shù)防銹等，提高攔污柵的攔污和清污性能 要加強(qiáng)攔污柵應(yīng)用技術(shù)的研究，在充分考慮泵站自身的運(yùn)行和管理特點(diǎn)前提下，合理采取措施，確保泵站運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]Syamalarao B C，歐美一些水電站攔污柵被破壞的考察[J].水力發(fā)電與壩工建設(shè).1989(1)：28~36，
[2]張多鋒，泵站人工清污攔污柵的改進(jìn)[J].排灌機(jī)械.2001(4)：21~22，
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