水电站机组进水口拦污栅脱节原因分析及处理

水电站机组进水口拦污栅脱节原因分析及处理

张现海

四川华能嘉陵江水电有限责任公司，四川南充，637000

摘要：本文以东西关水电站为例，介绍了水电站机组进水口拦污栅发生完全脱节的故障情况，对脱节发生的原因进行了分析，并提出了改进措施，同时对处理的方案进行了详细介绍。

关键词：拦污栅  连接销、锁定螺栓、潜水员、钢丝绳、卸扣

一、引言

水电站机组进水口均安装有拦污栅，用于拦截水中大的漂浮物进入流道，给运行设备带来危害，影响机组的安全运行。东西关水电站每台机组进水口有两个进水道，每道装有拦污栅，共有八节组成，节与节之间有联接机构。江中发生涨大水时，拦污栅上常会吸附大量水草、塑料布、树木棒等漂浮物，东西关电站没有配装清污机，有的电站即使装有清污机，也不能有效清除拦污栅上缠绕物及软性漂浮物的堵塞，为减少水头损失，提高发电效率，常常需要将拦污栅提起进行人工清污。

二、故障过程

2021年9月20日早8：20左右，在4F机组进水口左孔进水道拦污栅提栅人工清污工作时，发现第七、八栅节没有随第六栅节一起出水。每孔进水道拦污栅共8节，仅提起6节。现场负责人立即坐船到栅槽处检查，发现第6栅节下方与第7栅节左侧联接处的联接装置（两个联接板及两个联接销）全部掉落，右侧联接处仅剩一个联接板和联接销挂在第6栅节下方。因不具备立即修复条件，故只能对挂在第6栅节右侧下方的联接销和联接板作好防松脱措施后，将上部6节拦污栅放入栅槽，临时恢复运行。

三、故障原因

经对拦污栅图纸及现场设备核对，整套拦污栅节与节之间联接装置由联接板、联接销、联接销挡圈、锁定螺栓和螺母组成(详见下图A)。锁定螺栓穿过联接销挡圈和联接销于螺母连接，使拦污栅节与节之间形成联接。把整扇拦污栅全部吊出槽所需起升高度39.44米，远超坝顶双向门机起升高度20米，因此需要分解节与节之间的联接装置，才能较彻底的完成清污工作。

对发生的事件现象分析认为，锁定螺栓有端帽一侧需要在上方，即使螺母脱落，螺栓也不会脱落掉，仍然对联接销挡圈、联接销起到锁定作用。若锁定螺栓有端帽一侧在下方（现场通常便上、下安装），螺母一旦脱落掉，锁定螺栓就很容易落掉，失去锁定螺栓的挡圈和联接销就容易脱落。造成上下节之间没有了联接装置。从现场实际分析看，在坝前水流特性条件下，4号机拦污栅堵塞几率较高，提起拦污栅进行人工清污的频率较高，每次人工提栅清污，均需要分解和组装节与节之间的联接装置，在工作人员没有经验和认识不够的情况下，锁定螺栓有端帽一侧安在了下方，使造成本次事件的主要原因，从其他栅节联接处可以看到，锁定螺栓有端帽一侧安在下方的现象较多。

另外，丰水季节，拦污栅清污频率较高，联接装置的螺母锁定均采用的锁定片或弹簧垫方便拆装，锁定片或弹簧垫经多次拆装后使用，螺母的锁定效果变差，在发电水流过拦污栅时会有一定的涡流振动，引起联接装置的螺母锁定片断裂，或弹簧垫松动，时间久了螺母会脱落，进而导致拦污栅两侧联接销逐渐后退直至完全退出，因此水流引起的拦污栅振动，带来的螺母脱落，是产生本次事件的次要因素。

     拦污栅联接装置（图A）

四、改进措施和处理方案

4.1改进措施：发生事件的 原因清楚了，处理措施就很容易（1）联接装置安装时，锁定螺栓有端帽的一侧要在上部。最好螺栓和螺帽均采用不锈钢材料；（2）螺母的锁定片或弹垫，最好每次分解后组装时更换新的。(3)删节分解后回装时做好认真检查。

4.2 处理方案：

（1）成立了施工组织机构，进行专项安全施工技术交底，准备了所需的工器具，

（2）根据每节拦污栅图纸尺寸计算出钢丝绳长度（比计算长度多1米左右为宜），准备好两根Φ28的钢丝绳各7米及一根Φ10的50米引绳，安全承载大于80公斤。

（3）将拦污栅提起一节拆解后锁在栅槽孔口，使第6节与第7节形成一个2米以上的孔口，便于水下人员用钢丝绳将6节与第7节连接时上下游作业。

（4）潜水作业设备已试验检查正常，资质审查、专项作业方案交底等全部完成，潜水员可以随时下潜作业。 

（5）钢丝绳中点胶皮保护已绑扎好，防止栅条对钢丝绳带来损伤，同时也是钢丝绳的位置信号。用细铁丝在钢丝绳的中间位置系于闸门栅条上做相对固定，防止下部钢丝绳连接时滑动。 将钢丝绳沿着拦污栅上游右侧放入水中，到达引绳标记位置时停止，此时钢丝绳下端绳头与第六栅节下横梁上沿基本平齐（▽228.55，水深19.95米）。

（6）潜水员坐工作船或吊篮从上游侧拦污栅前下水，下水时携带勾杆和必要的其它工具，下潜到右侧水下第六栅节下横梁上沿位置，下潜过程沿路检查确认钢丝绳水中姿态正常。

（7）潜水员发令，栅槽口配合人员断续下放引绳，配合潜水员将钢丝绳的绳头从第六栅节下横梁上方迈过横梁递送到拦污栅下游侧并一直向前递送，直到钢丝绳的中点标记移动到第六栅节下横梁中点位置时停止（按钢丝绳长度标记）。潜水员在水下用细铁丝将钢丝绳中点固定在栅条上（要点：松紧度合适）。

（8）潜水员继续下潜，同时发信号，引绳继续配合放钢丝绳直到第七栅节上横梁下沿位置（▽223.27，水深25.23米）。潜水员解开引绳后（引绳收上岸），用勾杆伸到栅后，将栅后的钢丝绳绳头勾到身前，可先用铁丝临时联接（防止手松后绳头荡开），再用卸扣联接牢固，完成第六栅节和第七栅节之间右侧吊装钢丝绳兜挂联接。潜水员出水。

（8）重复以上4、5、6、7步骤，完成第六栅节和第七栅节之间的左侧吊点钢丝绳兜挂联接.

（9）潜水员出水后，门机起升（要点：门机司机注意监视起重量是否在正常范围，如果超重说明水下卡阻，则派潜水员下水检查处理）。边起升边依次拆解出槽栅节暂放坝面，直至上部正常栅节只剩下第六栅节。

（10）第六栅节起升至下横梁平栅槽口时暂停，拆除吊装钢丝绳中点固定细铁丝。第六栅节起升至全部出槽时拆除右侧下方残留的联接装置。

（11）第七栅节起升至上横梁平栅槽口时暂停，锁锭牛腿落到锁锭梁上刚好受力时停止。门机再稍降，放松并拆除吊装钢丝绳后将第六节吊至一旁。

五、总结

水电站进水口拦污栅清污工作，是一项常见和重要的工作，拦污栅因出现栅条严重弯曲、脱落，造成较大漂浮物进入流道，对机组部件造成损坏的事件时有发生。老水电站因拦污栅部件锈蚀等原因造成提栅困难和脱节的现象也较多，本文提供的打捞方法和脱节的防范措施，可供有类似情况的电站参考借鉴。

作者简介：张现海（1968—）男,高级工程师，从事水电站机电设备安装、检修、维护工作。