一种用于泵站拦污的折形拦污栅制造技术

一种用于泵站拦污的折形拦污栅，属于泵站拦污清污技术领域。包括平面栅体，其特征在于，所述折形拦污栅由上、下平面栅体通过铰接连接组合而成，下块栅体垂直或接近垂直安装放置；上块栅体以较大的顺水流方向的倾斜角安装放置，保证漂浮物能借助水流力沿栅面向上滑移。上平面栅体与水平面成β角，β=15°～45°，水流流速小，β取小值；流速大，β取大值，以保证来流漂浮物能够在水流的作用下沿上块栅面向上滑移，减小对栅面的堵塞。与传统平面拦污栅相比，泵站采用本实用新型专利技术拦污，栅前相同体积的污物堵塞的深度小，拦污水位差小，栅后流速分布得到改善，泵站运行费用节省6%以上，而且清污方便，清污费用少。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种拦污栅，尤其是大、中型泵站及水电站在引水河道内或进水流道前设置拦污栅的结构。属于泵站拦污清污

技术介绍
目前，我国机电排灌动力保有量达8000多万kW，其中大中型泵站5500多座。为确保水泵机组安全运行，防止河道中的污物堵塞水泵或打断叶片，泵站一般在引水河道内或进水流道前设置拦污栅，拦截随水流而来的来流漂浮物。传统的拦污栅一般采用平面拦污栅，垂直安装，或栅面与垂直面成15°。泵站污物以水草为主，比重小于水体。栅前水草首先堵塞上部栅面，由于拦污栅栅面处于垂直或基本垂直位置，后续水草很容易随水流下潜堵塞下部栅面，栅面堵塞严重时会形成较大的拦污水头损失，如某泵站拦污水位差超过1.5m，另一座泵站最大拦污水位差达到2.85m，泵站效率下降20%～35%，而且栅后流速十分紊乱，底部流速大，上部流速小并且有回流出现，同时，一定程度上也降低泵装置效率，泵站运行费用增加。此外，平面形拦污栅栅前污物堵塞深度大，清污提升高度大，清污较为困难，清污费用高。
技术实现思路
本技术的目的就是为克服上述
技术介绍
存在的问题，通过理论分析、流动数值模拟和试验研究，设计出一种用于泵站拦污的折形拦污栅，采用折形拦污栅替换目前使用的平面拦污栅，可以减小拦污栅的拦污水头损失，改善栅后的流态，提高泵站效率，并使清污更为简便，减少清污费用。本技术的目的是这样实现的，一种用于泵站拦污的折形拦污栅，包括平面栅体，其特征在于，所述折形拦污栅由上、下平面栅体连接组合而成，下平面栅体按常规垂直或稍向顺水流方向倾斜设置，上平面栅体向顺水流方向倾斜较大，漂浮物可以随水流沿上平面栅体倾斜栅面向上滑移。所述上、下平面栅体分别由栅条（1）、横梁（2）、边梁（3）组成，栅条沿平面栅体的倾斜方向设置。所述下平面栅体垂直或稍向顺水流方向倾斜设置，与水平面的夹角为75°～90°。所述下平面栅体底部与过流断面底部接触，两侧插入槽内定位。所述上、下平面栅体连接为铰接连接，两平面栅体夹角可以改变。所述上、下平面栅体连接处高度低于水面漂浮物的底部高度，以保证漂浮物从上部漂过下平面栅体，能在水流作用下沿上平面栅体栅面向上滑移。所述上平面栅体与水平面的夹角为15°～45°，以使来流漂浮物能够在水流的作用下沿上块栅面向上滑移，防止漂浮物下潜堵塞中下部栅面，减小漂浮物对过流断面的堵塞面积，从而减小拦污阻力，同时便于清污。本技术结构简单合理，生产制作安装容易，拦污效果好。与传统的平面形、垂直安装的拦污栅相比，相同体积的漂浮物（水草）对其堵塞的深度小，拦污水位差小，拦污阻力小，栅后流速分布得到改善，主机运行费用少；由于污物积聚在水面，清污方便，清污污物提升高度小，清污费用少。本技术可应用于泵站引水河道内或进水流道及进水池前，预计泵站运行费用可节省6%以上。按我国泵站装机4000万kW类似泵站、年运行1000h、电价0.8元/kW·h计算，每年可节省320亿元，具有重大的社会经济效益。本技术由上下两块栅面通过一横梁铰接组合而成，栅体由栅条、横梁、边梁组成。其中，下块栅面与水平面夹角α=75°～89°，其高度要保证来流漂浮物处于上块栅面的高度范围。上块栅面倾斜角较大，上块栅面与水平面夹角β取值，以能使来流中的污物能在水流推动下沿上块栅面向上滑移为宜，后续水草沿上部栅面向上游铺开，β=15°～45°，流速大时取大值，流速小时取小值；上块栅面的长度要能存放一定体积的水草污物，保证在清污之前没有多余水草下潜堵塞下块栅面。根据拦污试验得到的栅前污物的聚集形态分析，相同体积水草在折形拦污栅和平面形拦污栅栅前的聚集情况，折形拦污栅栅前污物在水平方向的长度大于平面形拦污栅，但折形拦污栅的栅面堵塞深度小。与单扇平面形拦污栅相比，同样体积的水草，本技术折形拦污栅减小了栅面的堵塞深度，拦污水头损失减小，栅后流态改善，泵站主机运行费用降低6%以上，更易清污，清污费用减少。根据实验和数值模拟研究，当栅前水草污物聚集到一定厚度时，污物内部仅有很少水流通过，其造成的拦污水头损失与栅前相同形状的不透水的实体堵塞造成的水头损失基本相等，前后流场相近。所以，可将栅前污物看作不透水实体对拦污模型进行简化，运用ANSYS CFX软件，采用VOF方法数值计算某原型泵站采用折形和平面形拦污栅拦污引起的水头损失及其拦污栅前后流速分布，并进行研究分析。拦污栅拦污流动数值计算方法包括以下几个步骤：A.根据拦污试验时折形和平面形拦污栅前污物聚集的形态以及泵站前污物聚集情况的实地观测，按栅前污物聚集形状建立数值计算的几何模型，通过改变栅前水深、栅前流速、栅前污物体积可以得到不同的计算模型。B.对建立的几何模型进行非结构网格划分，在栅条和横梁附近局部加密。C.数值计算的控制方程包括连续性方程、雷诺平均方程，采用k-ε湍流模型。∂ρ∂t+▿(ρu)=0---(1)]]>∂(ρui)∂t+∂(ρuiuj)∂xj=ρfi-∂p∂xi+∂τij∂xj---(2)]]>式中：ρ为流体的密度；p表示流体微团的压力；ui、fi、xi分别为i方向的速度、单位质量力和坐标；τij为流体微团表面粘性切应力τij分量。k方程：∂∂xj[ρvjk-(μ+μtσk)∂k∂xj=ρ(pk-ϵ)---(3)]]>ε方程：∂∂xj[ρvjϵ-(μ+μtσϵ)∂ϵ∂xj]=ρϵk(Cϵ1pk-Cϵ2ϵ)---(4)]]>式中：μt为涡团粘性系数，pk是湍动能生成项，经验系数C1ε=1.44，C2ε=1.92，Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3D.采用液体体积分数（VOF）模型跟踪拦污栅前后液面的分布。VOF模型定义了一个液体体积组分函数α（单元内液体体积与该单元体积之比），在每个单元中，水和空气的体积分数之和为1。如果αw表示水的体积分数，则空气的体积分数αa可表示为αa=1－αw在一个单元中，水的体积分数会有3种情况，即α本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于泵站拦污的折形拦污栅，包括平面栅体，其特征在于，所述折形拦污栅由上、下平面栅体连接组合而成，下块栅体垂直或接近垂直安装放置；上块栅体以较大顺水流方向倾斜角安装放置，保证漂浮物能借助水流力沿栅面向上滑移；所述上、下平面栅体分别由栅条（1）、横梁（2）、边梁（3）组成，栅条沿平面栅体的倾斜方向设置；所述上、下平面栅体连接为铰接连接，上、下平面栅体夹角可以改变。

【技术特征摘要】
1.一种用于泵站拦污的折形拦污栅，包括平面栅体，其特征在于，所述折形拦污栅由上、下平面栅体连接组合而成，下块栅体垂直或接近垂直安装放置；上块栅体以较大顺水流方向倾斜角安装放置，保证漂浮物能借助水流力沿栅面向上滑移；所述上、下平面栅体分别由栅条（1）、横梁（2）、边梁（3）组成，栅条沿平面栅体的倾斜方向设置；所述上、下平面栅体连接为铰接连接，上、下平面栅体夹角可以改变。
2.根据权利要求1所述的一种用于泵站拦污...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇宝云，贺淑全，冯晓莉，申剑，杨兴丽，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：实用新型
国别省市：