CN101864753A - 浮筒式拦污导漂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮筒式拦污导漂装置，涉及水利水电用相关设备技术领域，包括浮筒组件，设置在浮筒组件下方的挂栅，多个浮筒组件连接成一体并与堤岸或坝体设置的锚固基础相连，其特征在于：所述浮筒组件的上部及下部分别设置有吊耳，吊耳中设置有悬索，悬索的两端经端部连接装置与锚固基础相连，浮筒组件经悬索吊挂于水轮发电机组取水孔前端的水面上。采用本装置，浮筒组件之间的连接非常牢靠，不易腐蚀断裂，且浮筒和岸边锚固基础之间可以在水平和竖直方向上产生相对转动，彻底避免了浮筒和锚固基础之间因强大扭力而使连接部容易折断的问题发生，从而保证了拦污导漂装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电用相关设备技术领域，确切地说涉及一种水利水电工程取水孔用拦污导漂装置。
背景技术
水利水电工程在库区蓄水后，树木枝叶、庄稼杂草、塑料泡沫、生活垃圾等等漂浮污物极多，尤其在汛期特别明显。这些漂浮污物常积集于水面，当工程取水孔过水时，这些漂浮污物将随着水流向取水孔飘来，直接通过取水孔进入水轮发电机组或排涝泵站等机电设备，如果污物数量足够多、体积足够大、质地足够坚硬，必将给这些机电设备带来致命的损害，甚至致使整个工程运转瘫痪。所以，如何将漂浮污物阻挡于取水孔前并进行清理成为一个长期课题。常规的方法是在进水口前设置格栅式拦污栅，将污物阻挡在进水口前，再通过人工或机械打捞的方法将这些污物清除。
在现有技术中，基本思路是基于将污物积集到取水孔前，大量堆积后再进行清理。清理的办法主要有两种：(1)人工清理。当污物堆积到一定数量后，清污人员在取水孔上端岸上使用一些简易工具打捞，这个方法因漂浮污物形状不规则、打捞位置所限等原因，实践证明收效甚微。或者，清污人员乘坐清污船只到取水孔前打捞，由于水流形成漩涡和吸引力，给打捞工作带来极大的危险。所以，这个办法仅仅适用于微小的水利工程，或取水孔停止过水时。(2)清污机械清理。主要通过预先安装的抓斗式清污机、耙齿式清污机、回转式清污机等清污装置进行清污，这种清污办法是现有技术的主流，被各个水利水电工程所广泛采用。但实践证明清污效果因流域和工程具体环境的不同而异，在流域漂浮污物不严重或枯水期时，清污效果基本能够达到设计要求；但当流域漂浮污物特别严重或汛期时，清污机即使满负荷运转亦难达到理想的清污效果，从而影响工程的正常运行。另外，采用机械清理，电能耗费大、维护成本较高，被清理的污物如何处理也是一个问题。
授权公告号为CN200971490Y，授权公告日为2007年11月7日的中国专利文献公开了一种无动力自浮式拦污漂排，它包括拦污栅，其主体由多节中空封闭浮筒组件铰链连接构成，所述拦污栅垂直设置在浮筒组件下部，主体两端的浮筒分别通过连接铰链与设置在堤岸或坝体上的轮架连接，轮架上设有主滚轮，可沿固定设置的垂直导轨架上下滚动。该方案优点是：1、无须任何外加动力；2、免维护，无须专人看管，随动性强；3、安全性好，可以充分利用水表方向运动的改变性，自动导漂，根除了河床式电厂在洪水期停机弃水的现象，变害为宜；4、使用寿命长，不需要定期更换更新，直接提高了水电厂的机组可用性；5、可以直接降低水电厂的生产成本。
但上述技术方案也存在很多问题：一方面，在实际使用过程中，由于浮筒组件之间仅仅经过铰链连接，当流域漂浮污物特别多或汛期时，铰链连接处很容易腐蚀断裂，从而使整个拦污漂排装置报废；另一方面，主体两端的浮筒分别通过连接铰链与设置在堤岸或坝体上的轮架连接，当水位升高或下降时，在竖直方向上，该方案的浮筒与轮架之间可以通过铰链轴相对转动，但当流域漂浮污物特别多或汛期时，在水平方向上，浮筒和轮架之间就没有设置任何可以使浮筒和轮架产生相对转动的轴，而强大的扭力会使铰链处折断，从而影响拦污漂排装置的使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种能将漂浮污物在大量积集前进行阻拦，然后引导到非水轮发电机组或排水泵站工作面的远端排走，从而实现保证机组正常运行的浮筒式拦污导漂装置，采用本装置，浮筒组件之间的连接非常牢靠，不易腐蚀断裂，且浮筒和岸边锚固基础之间可以在水平和竖直方向上产生相对转动，彻底避免了浮筒和锚固基础之间因强大扭力而使连接部容易折断的问题发生，从而保证了拦污导漂装置的使用寿命。
本发明是采用如下技术方案实现的：
浮筒式拦污导漂装置，包括浮筒组件，设置在浮筒组件下方的挂栅，多个浮筒组件连接成一体并与堤岸或坝体设置的锚固基础相连，其特征在于：所述浮筒组件的上部及下部分别设置有吊耳，吊耳中设置有悬索，悬索的两端经端部连接装置与锚固基础相连，浮筒组件经悬索吊挂于水轮发电机组取水孔前端的水面上。
所述端部连接装置包括与悬索固定连接的锥形套筒，与所述锥形套筒经第一铰接轴连接的十字铰拉杆，与十字铰拉杆经第二铰接轴连接的铰座，和与所述铰座固定连接的预埋锚固件，所述预埋锚固件埋设于锚固基础中。
所述第一铰接轴水平方向设置，所述第二铰接轴竖直方向设置。
所述第一铰接轴竖直方向设置，所述第二铰接轴水平方向设置。
所述悬索为两根钢丝绳，浮筒组件的上部和下部各设置一根。
所述浮筒组件包括并排的左浮筒和右浮筒，左浮筒和右浮筒之间经上连接板和下连接板连接成一体，吊耳分别设置在所述上连接板和下连接板上。
所述多个浮筒组件之间经卸扣连接成一体。
每个浮筒组件上部和下部各设置有三个吊耳。
所述浮筒组件上部的钢丝绳经铰绳与绞盘连接，绞盘设置在其中一个锚固基础上。
所述绞盘为手动绞盘，绞盘中的铰绳两端为可拆卸结构。
与授权公告号为CN200971490Y为代表的现有技术相比，本发明的优点表现在：
1、由于本发明采用“浮筒组件的上部及下部分别设置有吊耳，吊耳中设置有悬索，悬索的两端经端部连接装置与锚固基础相连”的技术方案，除了多个浮筒组件之间分别连接并形成一体外，每个浮筒组件还经吊耳吊挂于悬索上，因此，浮筒组件之间的连接更为牢靠，即使经久使用后，浮筒组件之间的连接件腐蚀断裂，也会由悬索将浮筒串成一体，继续进行拦污导漂工作；特别是当流域漂浮污物特别多或汛期时，本发明相比现有技术就具有更优的工作性能和更长的使用寿命；另外，本实用新型的浮筒组件经悬索吊挂于距水轮发电机组或排涝泵站取水孔引水渠前端的水面上，也就是说，对于水轮发电机组较远端的非工作库区水面，是漂浮污物可以自由漂浮的区域，因此，本实用新型能将漂浮污物在大量积集前进行阻拦，并引导到水轮发电机组或排涝泵站非工作面的远端通过泄洪闸门、冲砂闸门排走，或使用清污船只等办法清除漂浮污物，使取水孔前端形成一个相对封闭而干净的取水工作水域，从而保证机组的正常运行，真正实现了拦污导漂功能。
2、由于本发明采用的端部连接装置由预埋锚固件、铰座、十字铰拉杆、锥形套筒、第一铰接轴和第二铰接轴构成，这样的方式能使悬索与端部连接装置的连接更为牢靠，第一铰接轴和第二铰接轴的采用方式使浮筒组件的运动方向更为随意和灵活；特别的，第一铰接轴水平方向设置，第二铰接轴竖直方向设置，或者第一铰接轴竖直方向设置，第二铰接轴水平方向设置，这样的话就既能满足浮筒组件无论是在水位上升和下降时的竖直方向上相对于锚固基础的相对转动，也能满足当流域漂浮污物特别多或汛期时在水平方向上浮筒组件与锚固基础之间的相对转动；从而使端部连接处的两个铰接处不易损坏。
3、由于本发明采用的悬索为两根钢丝绳，浮筒组件的上部和下部各设置一根，上下两根钢丝绳有利于浮筒组件的平衡性，使浮筒组件不易转动而在拦污时具有更好的工作性能，拦污效果更好；浮筒组件由并排的左浮筒和右浮筒连接构成，使浮筒组件更加不易在水面上转动，平衡性和拦污效果好；每个浮筒组件的上部和下部分别设置有三个吊耳，便于悬索进一步串联所述浮筒组件。浮筒组件上部的钢丝绳经铰绳与绞盘连接，绞盘设置在其中一个锚固基础上，当库水位超过工作运行水位时，可在机组停机的状态下，由绞盘牵引将悬索与其中一个岸支承点脱开，并将本浮筒组件和挂栅牵引至明渠内固定。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的立面布置图
图2为本发明的平面布置图
图3为浮筒组件及挂栅示意图
图4为图3中侧面结构示意图
图5为浮筒组件之间经卸扣连接示意图
图6为锥形套筒示意图
图7为图6中侧面结构示意图
图8为图7中A向结构示意图
图9为十字铰拉杆的结构示意图
图10为图9中侧面结构示意图
图11为铰座结构示意图
图12为图11中侧面结构示意图
图13为铰座与预埋锚固件的连接示意图
图中标记：
1、浮筒组件，2、挂栅，3、锚固基础，4、吊耳，5、悬索，6、锥形套筒，7、第一铰接轴，8、十字铰拉杆，9、第二铰接轴，10、铰座，11、预埋锚固件，12、左浮筒，13、右浮筒，14、上连接板，15、下连接板，16、卸扣，17、铰绳，18、绞盘，19、水流方向，20、螺栓连接。
具体实施方式
实施例1
参照说明书附图1-5，本发明包括浮筒组件1，设置在浮筒组件1下方的挂栅2，多个浮筒组件1连接成一体并与堤岸或坝体设置的锚固基础3相连，所述浮筒组件1的上部及下部分别设置有吊耳4，吊耳4中设置有悬索5，悬索5的两端经端部连接装置与锚固基础3相连，浮筒组件1经悬索5吊挂于水轮发电机组取水孔前端的水面上。端部连接装置可以是现有技术中的轮架。
实施例2
参照说明书附图1-13，本发明包括浮筒组件1，设置在浮筒组件1下方的挂栅2，多个浮筒组件1连接成一体并与堤岸或坝体设置的锚固基础3相连，所述浮筒组件1的上部及下部分别设置有吊耳4，吊耳4中设置有悬索5，悬索5的两端经端部连接装置与锚固基础3相连，浮筒组件1经悬索5吊挂于水轮发电机组取水孔前端的水面上。所述端部连接装置包括与悬索5固定连接的锥形套筒6，与所述锥形套筒6经第一铰接轴7连接的十字铰拉杆8，与十字铰拉杆8经第二铰接轴9连接的铰座10，和与所述铰座10固定连接的预埋锚固件11，所述预埋锚固件11埋设于锚固基础3中。
实施例3
在实施例2的基础上，所述第一铰接轴7水平方向设置，所述第二铰接轴9竖直方向设置。
实施例4
在实施例2的基础上，所述第一铰接轴7竖直方向设置，所述第二铰接轴9水平方向设置。
实施例5
在上述实施例的基础上，所述悬索5为两根钢丝绳，浮筒组件1的上部和下部各设置一根。所述浮筒组件1包括并排的左浮筒12和右浮筒13，左浮筒12和右浮筒13之间经上连接板14和下连接板15连接成一体，吊耳4分别设置在所述上连接板14和下连接板15上。所述多个浮筒组件1之间经卸扣16连接成一体。每个浮筒组件1上部和下部各设置有三个吊耳4。所述浮筒组件1上部的钢丝绳经铰绳17与绞盘18连接，绞盘18设置在其中一个锚固基础3上。所述绞盘18为手动绞盘18，绞盘18中的铰绳17两端为可拆卸结构，绞盘18也可以为电动绞盘18。
实施例6
作为本发明的一种最佳具体实施方式如下：
参照说明书附图1-13，本发明由浮筒组件1、挂栅2、悬索5、端部连接装置、手动绞盘18组成。
1、浮筒组件1
1.1浮筒组件1采用并排的左浮筒12和右浮筒13连接组成，浮筒截面为圆形，浮筒组件1长4m，宽1.65m，高0.5m，用厚度为5mm(暂定)的钢板焊接制成。浮筒组件1上部及下部各设置三个吊耳4，通过吊耳4将箱体吊挂于钢丝绳上，浮筒组件1间采用卸扣16连接。
1.2制造加工的主要技术条件
(1)有关材料、制造工艺、焊接工艺和质量控制等必须符合施工图纸、相关设计文件、本合同文件和DL/T5018规范的要求。
(2)浮筒组件1采用薄板卷制焊接成圆型结构，主要材料为：板材Q235B、型材Q235B；或根据工程需要，主要材料选用不锈钢。
(3)单节浮筒组件1制作完毕后必须作密封试验，不允许有任何漏水现象。
(4)浮筒组件1制作完毕后应进行干弦高试验，如干弦高不满足施工图纸的要求，则应采用配重解决。
(5)浮筒组件1制作、试验完毕后应进行热喷锌/铝加涂漆封闭防腐处理。防腐技术条件如下：
a.浮筒在表面预处理达到标准后，立即进行热喷涂，其间隔时间不应超过4h，涂装前如发现基体金属表面被污染或返锈，应重新处理，使之达到要求的表面光洁度等级。
金属热喷涂应以电弧喷涂为主，以氧乙炔焰线材喷涂为辅。喷涂所用锌/铝丝必须光洁、无锈、无油，纯度不低于99.5％；喷锌/铝厚度为120μm；不得在潮湿环境下施工，当构件表面温度低于环境温度并在露点以上30C以内时或空气相对湿度高于85％时不应进行喷砂除锈和喷涂施工。
b.表面预处理用喷砂法按GB11373和GB9793实施。经处理的钢材表面应达到GB8923规定的除锈等级Sa 2.5级，粗糙度应在Rz 40～80μm范围内，且干燥、无灰尘；
c.喷涂用的金属锌/铝应符合GB9795的规定；
d.喷涂按GB9795的规定执行；
e.锌/铝涂层的检验：锌/铝涂层的外观、涂层厚度及测量、结合性能、耐腐蚀性、密度等必须符合GB9795的规定，其试验按GB9796中规定的试验方法实施。
f.锌/铝涂层检验合格后应尽快涂装封闭层；
g.油漆的质量及调制应符合SDZ014的规定；
h.涂漆的技术要求遵照SDZ014的规定执行。金属结构在表面喷锌/铝达到要求后，应在8小时内(不得过夜)对金属喷涂层进行喷漆封闭。封闭涂料的涂装应采用高压无气喷涂，不得采用刷涂和滚涂的方法。第一道封闭漆应在热喷涂的余温下进行，油漆采用846系列环氧沥青漆；先喷涂846-1底漆一道，干膜厚125μm，待漆膜干透后再涂装第二道封闭漆，封闭漆为846-2，干膜厚125μm。每道涂装应在前一道漆干透之后，方可再次涂装、每道涂装应连续进行，不允许间隔涂装。
为防止涂装846-2时，其与涂装846-1完成时的间隔过长，因漆膜完全固化，以及在紫外线的作用下，漆膜粉化，造成层间附着力下降，因此对涂装846-2时，其与涂装846-1完成时的时间间隔作如下要求：
涂装846-2时，其与涂装846-1完成时的时间间隔
| 涂装间隔 | 10℃时 | 20℃时 | 30℃时 |
| 最短 | 48h | 24h | 16h |
| 最长不超过 | 7天 | 5天 | 2天 |
涂装不得在潮湿环境下进行，当构件表面温度低于环境温度并在露点以上3℃以内时或相对湿度高于85％时不应进行喷涂施工，但采取保温除湿措施后可以施工。
i.漆膜的外观检查：湿膜不得有曳尾、缩孔缩边、起泡、喷丝、发白失光、浮色、流挂、渗色、咬底、皱皮桔皮等弊病；干膜不得有白化、针孔、细裂龟裂、回粘、片落剥落脱皮等弊病；
j.漆膜性能的检验：漆膜的干透性、粘手性、硬度、粘附力及弹性按SDZ014检验，并应符合该标准的规定；
k.漆膜的厚度应符合DL/T5018-2005中第6.3.3条款第一款的规定。
2、挂栅2
2.1每个浮筒组件1上设置2个挂栅2，挂栅2为活动式，与浮筒组件1采用螺栓连接。每个挂栅2设有7根栅条，栅条采用Φ20mm圆钢，栅条间距300mm，高度700mm。
2、挂栅2
2.1每个浮筒组件1上设置2个挂栅2，挂栅2为活动式，与浮筒组件1采用螺栓连接。每个挂栅2设有7根栅条，栅条采用Φ20mm圆钢，栅条间距300mm，高度700mm。
2.2制造加工的主要技术条件
(1)有关材料、制造工艺、焊接工艺和质量控制等必须符合施工图纸、相关设计文件、本合同文件和DL/T5018规范的要求。
(2)挂栅2采用圆钢焊接而成，主要材料为：圆钢Q235B、型材Q235B。
(3)同一规格尺寸的各节挂栅2应具有互换性。
3、悬索5
3.1悬索5采用两根钢丝绳(型号由钢绳厂根据标准核算推荐)，浮筒组件1上部及下部各设置一根。
3.2钢丝绳标准号GB/T20067-2006，公称直径Φ90mm，捻法为交互捻，表面状态A级镀锌，公称抗拉强度1870Mpa，最小破断拉力4440KN，长度～160m。
4、端部连接装置
4.1端部连接装置由预埋锚固件11、铰座10、十字铰拉杆8、锥形套筒6、铰接轴组成。
4.2制造加工的主要技术条件
(1)有关材料、制造工艺、焊接工艺和质量控制等必须符合施工图纸、相关设计文件、本合同文件和DL/T5018规范的要求。
(2)铰座10、十字铰拉杆8、锥形套筒6的材料均为ZG40Mn2，经调质处理后化学成分和力学性能指标应满足JB/ZQ4297的要求，进行超声波探伤检查并符合GB/T7233中Ⅲ级的要求。
(3)所有轴的材料为40Cr锻钢且镀铬，经调质处理后化学成分和力学性能指标满足GB/T3077的要求，进行超声波探伤检查并符合GB/T6402中Ⅲ级的要求。
(4)铰座10、十字铰拉杆8、锥形套筒6主要指标(暂定)：额定荷载≥1900kN，表面硬度(HB)＞250，使用寿命50年。
(5)预埋锚固件11系地脚螺栓与钢板及型钢组合的焊接件，地脚螺栓性能等级为8.8级，板材及型材为Q235B。
5手动绞盘18
5.1在右岸2#基础顶部设有1台手动绞盘18。当库水位超过工作运行水位时，可在机组停机的状态下，由绞盘18牵引将悬索5与右岸支承点脱开，并将导漂排牵引至明渠内固定。
5.2主要技术参数
(1)手动绞盘18拉伸荷载为80kN，钢丝绳的选择应符合GB/T8918和SL41的有关规定，钢丝绳应采用交互捻，表面状态A级镀锌，长度～35m。
(2)手动绞盘18的两端部钢丝绳应为可拆卸结构。
(3)采用铸造卷筒应符合ZBJ80007第1～3条及SD315第3.4.3～3.4.8条的规定；采用钢板焊制卷筒，其材料性能不低于GB/T1591中的Q345B。
(4)卷筒应采用滑动轴承座支承。
(5)卷筒轴的材料应符合SD315中第3.1.6条的规定。
(6)钢丝绳与卷筒轴垂直平面的夹角应满足要求，并确保运行安全可靠。
6、锥形套筒6与钢丝绳连接试验
为确保锥形套筒6与钢丝绳连接可靠，在制造厂内须进行锥形套筒6与钢丝绳的连接试验，只有在试验满足施工图纸、相关设计文件的要求后，方能进行锥形套筒6与钢丝绳连接的正式施工。
6.1另行制作1套锥形套筒6和1段约3米长钢丝绳作拉伸试验，拉伸荷载≥2800kN。
6.2灌锌技术要求：
(1)锥形套筒6与钢丝绳采用灌锌固定，其制作方法应符合美国石油学会标准APIRP9B的有关规定。
(2)将钢丝绳末端插入锥形套筒6内，钢丝绳中心应与锥形套筒6同心。
(3)将绳端钢丝充分松散开，去掉纤维芯，并将钢丝和锥形套筒6内表面清洗干净。
(4)将每根钢丝头部弯成钩状，弯钩长度约100mm。
(5)用粘土将锥形套筒6的底部密封，再将锌熔液倒入锥形套筒6内，直到灌满为止。锌液的纯度不小于99.9％，浇灌过程中应严格控制锌液的温度。
Claims (10)
1.浮筒式拦污导漂装置，包括浮筒组件(1)，设置在浮筒组件(1)下方的挂栅(2)，多个浮筒组件(1)连接成一体并与堤岸或坝体设置的锚固基础(3)相连，其特征在于：所述浮筒组件(1)的上部及下部分别设置有吊耳(4)，吊耳(4)中设置有悬索(5)，悬索(5)的两端经端部连接装置与锚固基础(3)相连，浮筒组件(1)经悬索(5)吊挂于水轮发电机组取水孔前端的水面上。
2.根据权利要求1所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述端部连接装置包括与悬索(5)固定连接的锥形套筒(6)，与所述锥形套筒(6)经第一铰接轴(7)连接的十字铰拉杆(8)，与十字铰拉杆(8)经第二铰接轴(9)连接的铰座(10)，和与所述铰座(10)固定连接的预埋锚固件(11)，所述预埋锚固件(11)埋设于锚固基础(3)中。
3.根据权利要求2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述第一铰接轴(7)水平方向设置，所述第二铰接轴(9)竖直方向设置。
4.根据权利要求2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述第一铰接轴(7)竖直方向设置，所述第二铰接轴(9)水平方向设置。
5.根据权利要求1或2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述悬索(5)为两根钢丝绳，浮筒组件(1)的上部和下部各设置一根。
6.根据权利要求1或2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述浮筒组件(1)包括并排的左浮筒(12)和右浮筒(13)，左浮筒(12)和右浮筒(13)之间经上连接板(14)和下连接板(15)连接成一体，吊耳(4)分别设置在所述上连接板(14)和下连接板(15)上。
7.根据权利要求1或2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述多个浮筒组件(1)之间经卸扣(16)连接成一体。
8.根据权利要求1或2所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：每个浮筒组件(1)上部和下部各设置有三个吊耳(4)。
9.根据权利要求5所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述浮筒组件(1)上部的钢丝绳经铰绳(17)与绞盘(18)连接，绞盘(18)设置在其中一个锚固基础(3)上。
10.根据权利要求9所述的浮筒式拦污导漂装置，其特征在于：所述绞盘(18)为手动绞盘(18)，绞盘(18)中的铰绳(17)两端为可拆卸结构。
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