滑动悬挂式拦污排在水电站引水洞进口的设计应用
| 水电站拦污排系统按照两端支撑点的型式主要有固定式拦污排和浮动式拦污排两类： 2.1 固定式拦污排 固定式拦污排指将两端的锚头锚固在闸墩或支墩内的拦污排。固定式拦污构造简单，但适应性较差。固定式拦污排仅适应于水库水位变幅不大，或变幅在几米范围以内的水电站。 2.2 浮动拦污排 浮动式拦污排一端或两端连接在可升降的移动小车上，借助安装在两端固定墩凹型轨道内的垂直行走小车，拦污排主排体能够在库水位变幅值较大的情况下，随库水位变化而垂直升降，支承点两端不存在缺口。其缺点是垂直升降墩头结构和施工工艺复杂，投资相对较大。浮动式拦污排适应水位落差一般在10～35m之间，跨度一般在100～240m之间，故在实际工程中应用相对较为广泛。 2.3 小结 因碗米坡水库水位变幅较大，固定式拦污排方案两端会出现悬空或淹没工况，导致缺口漏渣和结构受力复杂，故结合碗米坡水库特点选择垂直升降浮动式拦污排。 3.1 浮筒 目前国内常用的浮筒有以下几种： 3.1.1 钢浮箱式浮筒 目前该类型浮筒在国内使用较为广泛，但从实际应用情况看，主要存在以下缺点：①拦污排两端头需预留约10m长排体未挂拦污栅条，每个箱之间0.4m空隙，导致拦污排内侧大量堆积漂浮物的主要原因；②连接两端的浮箱因水位下降被卡死在混凝土基础槽里，如不及时处理将酿成严重设备事故；③浮筒自重大，对两端连接点要求较高，通常需修建大型混凝土墩；④浮箱施工安装有一定的难度，施工造价较高；⑤金属浮箱常年四季泡入水中，设备防腐维护成本高。 3.1.2 高分子PE材料浮筒 该浮筒由高分子PE材料滚塑压制而成，浮筒里面通过高温高压灌注高分子聚合材料，具备以下特点：①浮筒自重小，每米长总重量仅60kg左右，其浮力与重量之比为10：1，是老式钢结构拦污排的10倍；②浮筒外壳在不可抗力情况下破裂后仍保持有足够的浮力；③浮筒连接安装施工便捷，施工成本较低；④浮筒不易进水，投产后的拦污排本体免维护。 3.2 主牵引装置 浮式拦污排主牵引装置有以下几种形式： 3.2.1 钢丝绳式主牵引 采用该主牵引的拦污排实际工程中应用较多，具有以下特点：①钢丝绳强度高、柔性好，拦污排安全性能高；②整体构造相对较简单；③钢丝绳长期浸泡水中，锈蚀较严重，定期维护成本高；④浮筒间缺少约束，容易造成单个浮筒的倾斜或翻转。 3.2.2 铰轴拉杆式主牵引 拦污排浮筒间采用铰轴或锁扣连接、浮筒与两端采用短拉杆连接，具有以下特点：①拦污排销轴较多，制造、安装较复杂；②浮筒间相互约束，拦污排的整体抗翻转能力有所增强。 3.2.3 高分子柔性材料主牵引 该类型的主牵引采用**高分子量复合化学纤维作为主牵引绳，具有以下优点：①柔性好，具备有较高的抗拉强度、断裂强度和高模量，同样长度直径的绳索重量只有钢丝绳的12%，强度是钢丝绳的1.5倍；②较好的抗化学浸蚀性能，通常条件下不溶于任何溶剂，包浓硫酸、烧碱和海水等；③优越的绝缘性、耐温差性（-30～+140℃），性能强，后期基本免维护。 但该材料存在二个缺点：①耐磨性相对较差的缺点，绳间频繁磨损易发生磨损破坏断裂，需在易产生机械摩擦的部位加套耐磨材料予以保护；②该材料缆绳伸展率为 ≥4%，主连结绳在受力后排体长度排线弧度会有一定增加，需严格对拦污排长度进行计算，防止其长度变化过大被吸入进水口、泄洪道等高速水流区。 3.3 拦污网 拦污网主要作用是拦截各种漂浮物，一般由主拦污网和副拦污网组成，网体下方布置均衡装置，拦污网选择应注意以下事项： ①拦渣网目尺寸一般根据水库渣物类别确定；②拦污网体尽量采用耐久性好的高强度化纤材料编制而成；③拦污网需在水下保证一定的吃水深度，网体下沿悬挂相应重量的均衡装置，保证拦污网的垂直度，有效拦截渣物；④浮筒迎水面布置尺寸较小的副拦污网，拦截对象主要是小块径漂浮物，尽可能保证拦污排不漏渣；⑤均衡装置的直径要大于拦污栅栅条间距，防止在较端情况下均衡装置进入流道，损坏机组设备。 3.4 小结 通过对比分析，选用高分子PE材料浮筒及高分子柔性材料作主牵引的拦污排设计简单、安全可靠。目前，该类型拦污排已在凤滩水电厂、小东江水电厂、南津渡水电厂、瀑布沟水电厂、福建水口电厂等电厂使用，且效果良好。碗米坡电厂在工程应用中，也选用了该类型拦污排。 4.1 布置原则 根据经验，拦污排布置应尽量遵循以下原则： （1）边墩在地形布置地质条件较好的位置。拦污排所有受力终均由两端挂点传递至边墩，若边墩地质条件不佳，将引起边墩失稳，整个拦污排排体破坏。 （2）拦污排的纵向轴线与拦污排处水流主流方向的夹角不宜过大。拦污排纵轴线与主流方向的夹角越小，污物对拦污排的冲击力就越小，拦污效果也就越好；夹角越小，沿拦污排轴线的分向力就越大，导漂效果就越好。建议该夹角的角度小于30°。 |
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