一種用于泵站攔污的折形攔污柵的制作方法
【專利摘要】一種用于泵站攔污的折形攔污柵，屬于泵站攔污清污【技術(shù)領(lǐng)域】。包括平面柵體，其特征在于，所述折形攔污柵由上、下平面柵體通過鉸接連接組合而成，下塊柵體垂直或接近垂直安裝放置；上塊柵體以較大的順水流方向的傾斜角安裝放置，保證漂浮物能借助水流力沿柵面向上滑移。上平面柵體與水平面成b角，b=15°~45°，水流流速小，b取小值；流速大，b取大值，以保證來流漂浮物能夠在水流的作用下沿上塊柵面向上滑移，減小對柵面的堵塞。與傳統(tǒng)平面攔污柵相比，泵站采用本發(fā)明攔污，柵前相同體積的污物堵塞的深度小，攔污水位差小，柵后流速分布得到改善，泵站運行費用節(jié)省6%以上，而且清污方便，清污費用少。
【專利說明】一種用于泵站攔污的折形攔污柵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攔污柵，尤其是大、中型泵站及水電站在引水河道內(nèi)或進水流道前設(shè)置攔污柵的結(jié)構(gòu)。屬于泵站攔污清污【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國機電排灌動力保有量達8000多萬kW，其中大中型泵站5500多座。為確保水泵機組安全運行，防止河道中的污物堵塞水泵或打斷葉片，泵站一般在引水河道內(nèi)或進水流道前設(shè)置攔污柵，攔截隨水流而來的來流漂浮物。傳統(tǒng)的攔污柵一般采用平面攔污柵，垂直安裝，或柵面與垂直面成15°。泵站污物以水草為主，比重小于水體。柵前水草首先堵塞上部柵面，由于攔污柵柵面處于垂直或基本垂直位置，后續(xù)水草很容易隨水流下潛堵塞下部柵面，柵面堵塞嚴重時會形成較大的攔污水頭損失，如某泵站攔污水位差超過
1.5m,另一座泵站最大攔污水位差達到2.85m,泵站效率下降20%?35%，而且柵后流速十分紊亂，底部流速大，上部流速小并且有回流出現(xiàn)，同時，一定程度上也降低泵裝置效率，泵站運行費用增加。此外，平面形攔污柵柵前污物堵塞深度大，清污提升高度大，清污較為困難，清污費用高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為克服上述【背景技術(shù)】存在的問題，通過理論分析、流動數(shù)值模擬和試驗研究，設(shè)計出一種用于泵站攔污的折形攔污柵，采用折形攔污柵替換目前使用的平面攔污柵，可以減小攔污柵的攔污水頭損失，改善柵后的流態(tài)，提高泵站效率，并使清污更為簡便，減少清污費用。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種用于泵站攔污的折形攔污柵，包括平面柵體，其特征在于，所述折形攔污柵由上、下平面柵體連接組合而成，下平面柵體按常規(guī)垂直或稍向順水流方向傾斜設(shè)置，上平面柵體向順水流方向傾斜較大，漂浮物可以隨水流沿上平面柵體傾斜柵面向上滑移。
[0005]所述上、下平面柵體分別由柵條(I)、橫梁(2)、邊梁(3)組成，柵條沿平面柵體的傾斜方向設(shè)置。
[0006]所述下平面柵體垂直或稍向順水流方向傾斜設(shè)置，與水平面的夾角為75°?90。。
[0007]所述下平面柵體底部與過流斷面底部接觸，兩側(cè)插入槽內(nèi)定位。
[0008]所述上、下平面柵體連接為鉸接連接，兩平面柵體夾角可以改變。
[0009]所述上、下平面柵體連接處高度低于水面漂浮物的底部高度，以保證漂浮物從上部漂過下平面柵體，能在水流作用下沿上平面柵體柵面向上滑移。
[0010]所述上平面柵體與水平面的夾角為15°?45°，以使來流漂浮物能夠在水流的作用下沿上塊柵面向上滑移，防止漂浮物下潛堵塞中下部柵面，減小漂浮物對過流斷面的堵塞面積，從而減小攔污阻力，同時便于清污。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理，生產(chǎn)制作安裝容易，攔污效果好。與傳統(tǒng)的平面形、垂直安裝的攔污柵相比，相同體積的漂浮物(水草)對其堵塞的深度小，攔污水位差小，攔污阻力小，柵后流速分布得到改善，主機運行費用少；由于污物積聚在水面，清污方便，清污污物提升高度小，清污費用少。本發(fā)明可應(yīng)用于泵站引水河道內(nèi)或進水流道及進水池前，預(yù)計泵站運行費用可節(jié)省6%以上。按我國泵站裝機4000萬kW類似泵站、年運行10001!、電價0.8元/kff.h計算，每年可節(jié)省320億元，具有重大的社會經(jīng)濟效益。
[0012]本發(fā)明由上下兩塊柵面通過一橫梁鉸接組合而成，柵體由柵條、橫梁、邊梁組成。其中，下塊柵面與水平面夾角α=75°~89°，其高度要保證來流漂浮物處于上塊柵面的高度范圍。上塊柵面傾斜角較大，上塊柵面與水平面夾角β取值，以能使來流中的污物能在水流推動下沿上塊柵面向上滑移為宜，后續(xù)水草沿上部柵面向上游鋪開，β=15°~45°，流速大時取大值，流速小時取小值；上塊柵面的長度要能存放一定體積的水草污物，保證在清污之前沒有多余水草下潛堵塞下塊柵面。
[0013]根據(jù)攔污試驗得到的柵前污物的聚集形態(tài)分析，相同體積水草在折形攔污柵和平面形攔污柵柵前的聚集情況，折形攔污柵柵前污物在水平方向的長度大于平面形攔污柵，但折形攔污柵的柵面堵塞深度小。
[0014]與單扇平面形攔污柵相比，同樣體積的水草，本發(fā)明折形攔污柵減小了柵面的堵塞深度，攔污水頭損失減小，柵后流態(tài)改善，泵站主機運行費用降低6%以上，更易清污，清污費用減少。
[0015]根據(jù)實驗和數(shù)值模擬研究，當柵前水草污物聚集到一定厚度時，污物內(nèi)部僅有很少水流通過，其造成的攔污水頭損失與柵前相同形狀的不透水的實體堵塞造成的水頭損失基本相等，前后流場相近。所以，可將柵前污物看作不透水實體對攔污模型進行簡化，運用ANSYS CFX軟件，采用VOF方法數(shù)值計算某原型泵站采用折形和平面形攔污柵攔污引起的水頭損失及其攔污柵前后流速分布，并進行研究分析。
[0016]攔污柵攔污流動數(shù)值計算方法包括以下幾個步驟:
[0017]Α.根據(jù)攔污試驗時折形和平面形攔污柵前污物聚集的形態(tài)以及泵站前污物聚集情況的實地觀測，按柵前污物聚集形狀建立數(shù)值計算的幾何模型，通過改變柵前水深、柵前流速、柵前污物體積可以得到不同的計算模型。
[0018]B.對建立的幾何模型進行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，在柵條和橫梁附近局部加密。
[0019]C.數(shù)值計算的控制方程包括連續(xù)性方程、雷諾平均方程，采用k_ ε湍流模型。
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種用于泵站攔污的折形攔污柵，包括平面柵體，其特征在于，所述折形攔污柵由上、下平面柵體連接組合而成，下塊柵體垂直或接近垂直安裝放置；上塊柵體以較大順水流方向傾斜角安裝放置，保證漂浮物能借助水流力沿柵面向上滑移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泵站攔污的折形攔污柵，其特征在于，所述上、下平面柵體分別由柵條(I)、橫梁(2)、邊梁(3)組成，柵條沿平面柵體的傾斜方向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泵站攔污的折形攔污柵，其特征在于，所述上、下平面柵體連接為鉸接連接，上、下平面柵體夾角可以改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泵站攔污的折形攔污柵，其特征在于，所述下平面柵體與水平面的夾角為75°、0°，下塊平面柵體頂部高度低于水面漂浮物的底部高度，以使水面漂浮物能夠漂過下塊平面柵體頂部進入上塊平面柵體的傾斜柵面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于泵站攔污的折形攔污柵，其特征在于，所述上平面柵體與水平面的夾角為15°?45°，流速大時取大值，流速小時取小值，以使來流漂浮物能夠在水流的作用下沿上塊柵面向上滑移，減小漂浮物對柵面的堵塞。
【文檔編號】E02B8/02GK103541335SQ201310493850
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月19日
【發(fā)明者】仇寶云, 賀淑全, 馮曉莉, 申劍, 楊興麗 申請人:揚州大學