潮州供水枢纽工程2×125kN液压耙斗式清污机设计.pdf

第5 期 2 0 O 7 年5 月 广东 土木与 建笳 GUANGD ON G ARCHI T E C TUR E C I VI L E NGI NE ERI NG № ． 5 MA Y 2 0 潮州供水枢纽工程 2 x 1 2 5 k N液压耙斗式清污机设计 陈志 文 广东江海机 电工程有限公司 广州5 1 0 5 0 0 摘 要 介绍潮州供水枢纽工程 2 x 1 2 5 k N液压耙斗移动式 清污机 的功 用及其 主要 构造特点 ， 并对其电气保 护功 能及其操作要点进行 阐述。 关键词 水电站 ；清污机 ；设计 ；机构 ；电气 1 概 况 潮州供水枢纽工程位于广东省潮州韩江流域下 游东 、 西溪河段内， 距离潮州市 区约 4 k m。该工程的 开发任务是合理调配东 、 西、 北溪水资源 ， 结合发电、 兼顾航运 、 水环境保 护等综合利用 。发电厂房为河 床式 ， 分东 、 西溪两 电站进行建设 ， 装机容量分别为 2 x 9 MW 和 2 x l 4 MW 电站厂房分别设有 3个进水 口 和 3扇拦污栅 ． 并各设置 l台 2 x 1 2 5 k N液压耙斗式 清污机。 其中， 东溪 电站拦污栅尺寸为 l 1 ． 0 x 2 4 ． 6 ． 倾 斜 7 5 布置． 每扇拦污栅分 8节 西溪 电站拦污栅尺 寸为 1 2 ． 0 x 2 7 ． 4 ， 倾斜 7 5 布置 ， 每扇拦污栅分 9节。 2 x 1 2 5 k N液压耙 斗式清污机装设于坝顶检修平 台． 运行于进水 口各孔之间． 用于清理拦污栅前的各种 污物 ， 兼作拦污栅栅叶的安装 、 维修吊运工具。该河 段 的主要污物有竹和树 的枝条 、 根及杂草 、 农 田弃 料、 未成熟农作物和部分城镇工业和生活垃圾等。 2清污机 的 主要 技术参 数 该清污机的主要技术参数如下 额定启 闭力2 x 1 2 5 k N 扬程 3 9 m ／ 轨下 3 l m 清污宽 度 6 ． 5 m 清污耙容积 3 ． 0 m3 拦污栅水平倾角 7 5 清污速度0 1 0 m ／ m i n 起吊拦污栅速度 0 ～ 2 ．2 m ／ m i n ； 清污机运行速度 0 2 0 m ／ m i n 轨距 4 ．5 m． 轮距 8 m 供 电方式为安全滑线装 置； 起升电机型号为 Y P B F 2 5 0 M1 - 4 5 ， 3 7 k W， 9 7 5 r ／ m i n钢 丝绳 为 3 2 Z A B 6 x l 9 W l WR 1 6 7 0 Z S 轨道型号为 P 4 3 行走 3 清 污机 的 主要 功能及 工 作原 理 该清污机主要由行走机构、 机架、 托架、 集污斗、 清污耙 、 起升结构 、 导污装置 、 液压 自动抓梁 和电器 控制装置等部件组成 如图 1 。 采用全变频无级调速 控制 ， 可实现行走 、 清污和起吊拦污栅各种工况下的 速度变化要求 。 3 ． 1 清污作业 清理 电站进水 口拦污栅前的各种污物是该清污 机的主要用途 ．作业时运行机构运行到需清污的工 位 ． 自动或手动对位后由起升机构带动耙斗升降。耙 斗上设置密封的液压站．通过与耙斗同步收放 的电 缆将动力电源和控制信号输送至耙斗 ．使耙斗根据 指令要求通过液压油缸实现开闭 当耙斗提升至泄 污工位 时． 泄污翻板打开 ． 耙斗张开后卸下的污物经 翻板 、 导污板可卸至集污斗 ， 再将污物 自动倾泄到运 输车运走 3 ． 2 提栅作业 首先卸下清污耙斗 ． 调整托架的位置 ． 再装上 自 动抓梁才能进行提栅 清污耙斗和自动抓梁的更换较 一 ～ ． 翻17 翔 时 。 L J } _ I I I l _● 口 _ 『 I ●_ 口 l l I J 一 厂 ～ I ／ 一 ● ， ， l 一 r 、 i J 1 r y ， l l I 一 ’ l ∥l I 一 l 上 一 土 ■ 厂 ／l I ，I I m 鞠 ／ r ／ 9 2 2 0 l 8 囊 图 1 清污机构造示意图 3 7 维普资讯 2 0 0 7 年5 月 第5 期 陈志文 潮州 供水 枢纽工程2 x l k N液压耙斗 式清 污机设 计 M A Y 2 O O 7 N 0 ．5 简单．仅需拆装 2个连接销轴就可将 自动抓梁连接 到起 吊钢丝绳上 。起吊拦污栅是逐节进行的 ， 提栅 时清污机可 自动或手动对位 ． 自动抓梁以拦污栅槽 为轨道下降． 下降到和栅体接触的位置 。 自动抓梁的 液压油缸推动抓钩进入拦污栅 吊轴位置 ． 然后将拦 污栅提起 4 主要 部件设 计介 绍 4 ． 1 清 污耙 斗 这是清污机最主要 的部件 ． 也是衡量整 台清污 机功能优劣的重要部件之一 由于进水 口孔 口宽度 尺寸较大 ． 若将清污耙宽度做成与孔 口宽度一致 ， 则 势必增大整台清污机的尺寸和重量 ， 增加制造成本 ， 故将清污耙宽度定为 6 ． 5 m。每孔分 2个工位清污 ， 以减少清污死角 本机所用清污耙斗为液压驱动式耙 斗 。 主要由耙体 、 耙爪 、 油缸和泵站等组成 如图 2 。 耙体上安装有四行走轮 。其踏面宽度达 2 6 0 mm， 能 在拦污栅条表面行走 ． 且每个轮上均有单边凸缘 ， 能 防止清污耙上升或下降时侧 向窜动 耙爪的开合 由 2条油缸控制 ．整套液压控制 系统设计成密封泵站 形式 。 将油泵 、 电机 、 各种控制阀组等放置于密封泵 站内． 泵站安装清污耙耙体上 通过与耙斗同步收放 的电缆将动力电源和控制信号输送至泵站 耙体上 的铲齿尖能伸人拦污栅栅条之间 ． 通过耙斗 自重使 清污耙下降时能紧贴拦污栅表面 ． 从而有效地将贴 附于拦污栅表面的污物铲落 通过油缸液压驱动耙 爪闭合 ． 将各种污物牢靠地抓取 ， 耙斗的耙齿采用仿 形切割机割制成型 。 通过焊接将耙齿连接成为耙斗。 4 ． 2 起 升机 构 由 1台 Y P B F 2 5 0 M1 6变 频 电机 带 动 ． 通 过 减速箱 、 中间轴 和两对开式齿轮副将扭矩传递到卷 筒． 牵引钢丝绳带动耙斗的升降。由于耙 斗和抓梁 吊 点距离 蠹 二 二 一’ 丁一 二 二 3 8 图 2 清 污机 液 压 耙 斗 的吊点距均为 4 ． 5 m． 为减小开式齿轮副的尺寸和卷 筒长度 ． 将起升机构设为双卷筒双吊点形式 。 采用变 频电机集中驱动 由于该清污耙斗不作垂直起降。 钢 丝绳通过转向滑轮后直接连接到耙斗 吊耳 ．不设置 动滑轮组。为方便运输和现场安装 ， 起升机构的左 、 右卷杨装置均单独设置机架 ．与清污机上平台采用 螺栓连接 ； 卷筒设计充分考虑钢丝绳的直径 、 偏角、 传递扭矩等因素。 按左 、 右螺旋绳槽对称布置。每组 转 向滑轮处根据钢丝绳受力方向设置支座式荷重传 感器 ．当清污耙遇到下降卡阻而松绳或上升有过载 现象时即可将其下降或起升过程 中断．起到松绳和 过载保护作用 起升机构上还装设有数字式深度指 示仪 和行程 艮 位开关 。 便于调整清污深度。 4 ． 3 机 架 机架 由下横梁 、 立柱 、 横梁 、 平台、 机房及走台栏 杆等组成 。 其主要受力部件均为箱形梁结构 。 整体刚 性大 。 受力性能好。 平台因运输和吊装等原因分为两 块设计制作 。 横梁 、 立柱 、 机房与平台之 间用螺栓联 接 。 安装方便简洁。门架具有足够的强度和刚度 ， 能 保证清污机在各种条件下安全运行。该清污机还要 求 门架 内可进入 5 t 运输车以便将垃圾清走 机架设 计充分考虑运输车高度和垃圾卸人车厢 的堆高 ． 集 污斗底部离地面高约 3 m。 也使机架整体相对较高。 4 ． 4 行走机构 本清污机行走机构 由 4个 6 3 0车轮组成 ， 其 中 2个为主动轮 ． 采用 2套驱动机构分别驱动。 使机 构简单美观。 且安装和维护方便 。 每套驱动机构均 由 1台 Y Z P B F 1 3 2 M2 6变频电动机 ． 经 Q S C1 6“ 三合 一 ” 减速器 ． 将扭矩传至车轮轴 。 带动车轮运行。 大车 行走设计有 自动对位装置 ．当清污机运行 中接近清 污工况位置时会 自动减速并停止行走 4 ． 5自动抓梁 自动抓梁是起 吊拦污栅的专用工具．主要由抓 梁体 、 液压泵站 、 管路 、 吊钩 、 行 走轮等组成 如图 3 整套液压 控制 系统设计成密封泵站形式 ． 泵站安装在抓梁体上 ． 通过与抓 梁 同步收放 的电缆将 动力 电源 和控制信号输送至泵站 自动抓 梁为箱形梁结构 ． 根据拦污栅槽 的宽 度两边各设置 3个 行走轮 和 2个侧导向轮 ， 行走轮以栅槽 为轨道升降 抓梁体两边翼梁的 维普资讯 2 O O 7 年5 月 第5 期 广东 土木与 建筑 M A Y 2 O o 7 N 0 ． 5 善 图 3 自动抓梁构造示意图 高度设计考虑拦污栅边梁和 吊耳位置 ． 抓梁体两边 翼梁与拦污栅边梁顶部接触后 ． 抓梁不再下降． 此位 置能让吊钩顺利进出拦污栅 吊耳 ． 保证逐节起 吊拦 污栅时均能 自动对位 抓梁吊钩的开闭由液压油缸 控制． 由于要求的力较小 ， 故油缸也相对较小。 4 ． 6 导污和集污装置 该清污机还设有导污和集污装置 ． 清污耙斗抓 取污物提起后 ． 能通过导污装置将污物 自动倾 泄到 集污斗里。导污装置由导污翻板 、 电动推杆、 拉杆等 组成 ． 需要导污 时导污板在 电动推杆和拉杆的作用 下伸展开来 ． 伸至已提起的清污耙斗下面 耙爪张开 使污物落到导污板上并沿板卸落到集污斗上 ． 然后 通过电动推杆将导污板往里收． 不阻碍清污耙下降。 导污板的伸缩均设有限位开关 ． 以便清污时各工况 的转变 ， 实现 自动操作 。导污板下连着集污斗 ， 设在 机架跨 内， 是一个上大下小的长 斗形 ， 容积约 9 m 3 ， 底部设置 2片可对开的活动板 ． 通过拉杆装置 由一 对 电动推杆控制 ． 具有 自动开合卸污功能。 5电气 控 制设计 5 ． 1 概况 本清污机各机构采用变频调速 ．可编程控制器 P L C控制 ．电控系统具有一定的智能性和高品质的 调速特性。 根据清污机的机构设置情况 ． 电气传动系 统由起升机构传动系统 、 行走机构传动系统 、 操作控 制系统、 照明等部分组成 。 起升与行走机构 由变频 电机驱动 ． 采用西门子 变频器传动 ． 它能在没有光码盘或测速 电机的反馈 条件下精确控制任何标准 电机的速度和转矩 变频 器能在其机械特性四象限内运行 ． 全数字微机控制 ； 具有电机参数 自检测 自适应功能 采用 P L C控制后 调速性能更好 ， 整个起动 、 制动过程可预先设置和电 气制动 ． 从而使整个运行过程相当平稳 。起 升机构 具有各种 故障 自诊断及 显示报警功能． 变频无级 调速范围大 ． 使加减速过 程相 当平稳和无冲击 5 ． 2电气保护及操作 该 清 污 机 的 电 器 采 用 P L C程序控制 ．可实 现 自动化运行 ． 其动作按 耙斗下行 、 闭耙 、 上行 、 伸 出导污板、开耙卸污和拉入导污板等 6个基本程序 进行。 操作具有一步化和单子程序两种 ． 前者按一次 按钮即可完成全部清污动作 ． 后者则执行选定程序 ． 可随意改变和重复 ．还具有单次和重复两种操作方 式 ． 以及相互切换 。 单次即清污机完成一次清污后 自 行停止． 重复即一次清污后仍在原处直至按“ 停止” 按钮为止。 该清污机还有孔定位功能 ． 即在运行到下 一 孔位时． “ 孔定 位行程开关” 动作使大车暂停运行． 即可在此工位清污 ．需继续行走则可执行相应的移 动操作。 该清污机装设有各种保护装置 ，包括短路 、 过 流、 失压 、 缺相 、 零位 、 过载 、 主隔离开关以及断开总 电源的紧急开关和联锁保护．还有清污耙或 自动抓 梁的上下限位保护开关、 耙爪开合位置开关 、 导污板 伸缩限位保护开关等。 6 存在 的不 足 从近两年的使用情况看来 ． 该清污机对于缠绕在 拦污栅条上的柔性污物较难清理． 即使人工清理也较 费劲 ． 虽然设置 了导污和集污装置． 但对部分较长或 多分支的竹、树等无法顺利通过翻板装置和集污斗 倾泻到运输车 ． 还需人工辅助进行。洪水期拦污栅前 有部分短而粗的木桩 ． 耙斗抓到后闭合不紧． 使其它 垃圾掉出． 还会使部分耙爪因受力不均而变形。 因此 ， 对清污耙斗还可进行改进 ．全跨 6 ． 5 m可设置成 2 ～ 3 个活动耙爪 ． 各 自闭合 ， 以适应各种污物和排列情况。 7结束 语 该清污机针对韩江流域下游东、 西溪河段的污物 状况 ， 选择较合理的清污耙和清污方式 ， 能有效清理 拦污栅前的各种污物 ．而且在动水状态下也能正常 清污 ， 不影响电站发 电， 操作方便 ， 使用效果理想。 3 9 维普资讯