1、泵站拦污设施有关问题的探讨摘要:泵站拦污栅在使用过程中,出现阻塞、锈蚀、振动及清污等多方面问题, 结合任丘市任丘淀边泵站对拦污栅在泵站运行中出现的问题及其对泵站的影响作分析 ,探讨泵站拦污栅的改进措施。 关键词:泵站；拦污栅；阻塞等问题；造成影响；改进措施 中图分类号：TV675 文献标识码:A 1 前言 拦污栅作为泵站的重要组成部分,在防止漂浮物及潜移物质进入泵站,确保泵站的安全运行方面起到了不可替代的作用。任丘淀边泵站位于大清河下游白洋淀东部，包括古州、苟各庄、西大务 3 座泵站，本文结合任丘市任丘淀边泵站对拦污栅在泵站运行中出现的问题及其对泵站的影响作分析,以此引起对拦污栅问题的重视,使
2、泵站能发挥更好的经济效益。 2 拦污栅在使用中的常见问题 2.1 拦污栅发生阻塞问题 拦污栅的作用就是阻止水草、树根、树叶、生活垃圾、浮冰等等异物进入进水流道,防止其进入泵站结构的内部,对水工建筑物和水力机械造成危害,使泵站的运行受到影响。但是水流所带来的杂物碎块的数量无法预期估计和控制,所以拦污栅前堆积的污物不能及时的清理,使得拦污栅发生阻塞,增加了拦污栅前后的水位差,即增大水流对拦污栅的冲击力,严重的甚至会发生拦污栅结构的变形，增加了泵站运行能量消耗,引起水泵汽蚀、机组振动、泵站被迫停机、水泵电机的损坏等,其危害极大。 2.2 拦污栅发生锈蚀问题 一般拦污栅为大多是普通钢质材料或者铸铁材料
3、制成的,常年在水中浸泡,缺乏必要的养护，必然会产生一定的锈蚀。拦污栅发生锈蚀会导致拦污栅过水面积减少,增加水头损失,减小了水泵的过流能力,同时也影响了水泵的效率。 2.3 拦污栅的振动问题 泵站拦污栅在使用过程中,由于对拦污栅动力特性方面考虑不周从而导致拦污栅破坏损伤事件经常出现。栅条振动究其原因主要有水流激振、自振频率，其中前者是拦污栅破坏主要原因。水流在通过拦污栅时, 在局部损失发生的范围内,栅条尾部脱流产生的卡门涡街引起横向激振力,该激振力的频率随流速的增加而增加。当拦污栅表面作用力的频率与拦污栅的固有频率一致或接近时,将引起拦污栅共振,从而导致拦污栅的破坏。 2.4 拦污栅清污存在的问
4、题 排灌泵站一般年均运行时间较短,依任丘的实际调查，一年中有 80%-100%的时间清污机处于闲置状态,在露天环境中难以达到良好的维修保养,所以一旦泵站开机运行,清污机却不能保证正常工作,紧急时刻只能采用人工进行清污，这种方式需要在较小的水流速度情况下进行,且只能捞表面浮物,当拦污栅上下游水位差大到一定程度,上部水流流速加快,就无法打捞水面以下的卡阻物。 任丘市任丘淀边泵站在更新改造以前，拦污栅前的垃圾采用汽车吊捞和船捞两种清污方式,但因垃圾量大,致使这两种清污方式工作效率不能满足，都达不到理想的效果。又因采用真空破坏阀停机断流方式,停机时水泵内和水泵至真空破坏阀下侧出水流道的大量水断流后倒灌
5、进水流道,造成拦污栅面瞬时水压差变大,倒灌水流猛然从里向外反向冲刷拦污栅,拦污栅上的杂草异物被吸入进水池,无法清污。 3 拦污栅对泵站的影响 拦污栅对泵站的影响可以从水力损失、工作点的改变、空化空蚀、振动、噪音、能量和经济损失等不同的方面考虑： 3.1 水流通过拦污栅产生水力损失 拦污栅的水力损失由两部分组成:其一为固有水头损失,即水流在通过拦污栅时,栅条对水流有局部的阻碍作用,产生局部水头损失。另一部分附加水头损失,其产生的原因是由于拦污栅所拦截的污物部分地堵塞栅孔,或水流的腐蚀作用而导致拦污栅的锈蚀,使其原有的边界条件改变,加剧了对水流的阻碍作用,致使过栅的局部水头损失增加， 拦污栅局部水
6、头损失的产生导致多种不良的影响,如工作点的改变,产生振动,以及由此而产生的其他后果。 3.2 加剧水泵空化和空蚀 拦污栅阻塞使水泵工况点发生变化,水泵工况点流量减小。这样进入叶轮内的水流方向偏离设计工况,由于叶片和叶轮室间有间隙而产生回流以及叶片产生的二次回流,导致水流的旋转,当旋转达到某种强度时旋转流中心压力下降而形成涡带,当叶轮进口压力降到一定值时,叶片背面会发生空化现象,当压力继续降低时,就会发生空蚀,严重时会导致叶片背面空蚀区域从叶片进口端向叶片中部发展。 水泵发生空化、空蚀时,大量汽泡的存在改变了流道内特别是叶轮内过流面积和流动方向,从而使叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏,能量
7、损失增加,引起流量、扬程及效率的下降,甚至达到断流,严重破坏水泵工作性能。 另外，由于气泡连续发育膨胀和溃灭而产生的压力脉动进入转轮及导叶内部,造成了转轮转距的脉动,引起轴功率的波动,且发出巨大的噪音,使运行不稳定,并影响机组效率。当脉动频率接近水泵或某些部件的固有频率时,会引起较大的振幅。 3.3 机组频繁开停机 为了排除拦污栅的阻塞就要对拦污栅及时进行清污,若采用人工清污或效率低的机械清污, 因清污工作效率低，要频繁的开停机,这不仅对泵站运行不利而且对电机的性能和绝缘设备带来威胁。同时由于每次开停机所引起水泵装置的过渡过程对泵站的危害更大,由于工况的变化而产生的非恒定流会引起整个机组的压力
8、发生激烈的变化,产生振动破坏。 3.4 能量损失与经济损失 首先，由于拦污栅的阻塞,使得进入水泵的水量减小,出水口水头也随之降低,机组没有在高效区工作,效率变小,造成能量损失,严重的造成水泵损坏，产生一定的经济损失。其次，泵站在运行过程中由于河道内的生活垃圾、植物秸秆等对拦污栅阻塞严重，为保证泵站的正常运行，必须对阻塞物进行清理，耗用大量的人力及机械设备，导致的经济损失非常之大。 4 综合分析，提出泵站拦污设施的改进 根据以上分析，结合任丘市淀边泵站更新改造及施工过程中的工作经验，现对泵站拦污设施提出以下改进建议： (1) 不定时的对栏污栅进行检查，如有漆皮脱落、生锈现象，应及时对其进行除锈刷
9、漆，除锈时表面达到无污垢油脂、无铁锈、油漆附着物，后用环氧富锌漆做底漆、氯化橡胶漆做面漆进行喷涂，以确保栏污栅的使用寿命及泵站运行安全。 (2)结合泵站拦污栅结构与水头损失关系，加强栅条的优化设计的研究力度,使得过栅流态有利于减小空化、空蚀和振动。 (3)针对拦污栅的振动，加固拦污栅可以改变拦污栅自振频率，避开和水流激振的共振频率，达到减振的目的 根据工程经验，拦污栅的栅条采用不规则的间距，用螺栓连接，设置拦污栅斜撑，同时在拦污栅横撑上通过夹紧连接将拦污栅固定在加劲构件上，可以防止拦污栅的有害振动。 (4)开展泵站拦污栅堵塞、锈蚀影响水头损失的试验研究和理论研究,寻求更高效的清污方式,保证拦污栅得到及时有效的清污。 (5)在今后的泵站更新改造时，建议采用新式泵前除污、拦污设备-清污机。清污机有回转式、移动式、格栅式、抓斗式等多种形式，选用清污机时，要根据泵站工程的特点、污物数量和种类等因素来综合考虑。保证水电站或泵站得以安全、正常地运行，以便在不停机和不放空水的条件下进行清污。此外，要根据泵站污物来量、拦污栅前后水位差、清污机清污速度等因素来确定清污周期，以保证泵站的运行效率。 (6)现在任丘市为严重缺水的城市之一，泵站在城市生活和农业灌溉中发挥着重要的作用,因此拦污栅作为泵站安全运行的重要因素更有其研究价值。
