CN106836162B - 双绳往复式超深型清污机 - Google Patents

Abstract

双绳往复式超深型清污机，由清污耙、提升绳、下落绳、导向轮、编码器系统、卷扬系统、扭矩传感器、离合器、动力设备组成，其特征在于：所述的清污耙无论提升还是下落均受到两根钢丝绳的牵引，提升时提升绳张紧提供牵引力而下落绳变松，清污耙垂直于栅体进行梳栅清污；下落时下落绳张紧提供牵引力而提升绳变松，清污耙翻转90度与栅体平行而落；同时提升绳和下落绳分别经导向轮抵达卷扬系统，而卷扬系统在动力设备的驱动下，配合编码器系统、扭矩传感器和离合器的控制，实现了清污耙的角度翻转和往复清污动作。本发明结构简单维修便利，安全可靠性成本低廉，尤其适用于水深超过50米乃至数百米水深、目前无法清污的超深型水电站。

Description

双绳往复式超深型清污机

技术领域

本发明涉及一种清污机，具体为双绳往复式超深型清污机，适用于所有深水型水电站、泵站等有深水清污需求的区域。

背景技术

在我国水利部行业标准SL382-2007中，水利水电工程清污机的结构型式主要有两种，即回转齿耙式清污机和耙斗式清污机，可是由于二者与生俱来的先天技术缺陷，在面对深水型水电站时大都一筹莫展。因为回转齿耙式清污机是通过回转链带动齿耙绕栅体旋转来实现清污的，是目前清污效率极高的一种清污机，可是其关键零部件回转链是由多节链条组合而成，自然回转链长度越长其累计功能故障性便越高，一般仅适用于渠道深度在20米以下的水电站。而耙斗式清污机是通过靠自重下落的清污耙斗来清污的，一般为多渠道共用，效率极低不说，其还有着最致命的缺陷：当污物堆积较多时，污物的浮力经常会超过清污耙斗的自重，进而也就无法达成清污目的，同时，由于清污耙斗随着清污深度的加深受到的浮力也越来越大，因此一般仅适用于污物量较小同时水深在40m以下的水电站。可是，当前我国存在有许多的深水型乃至超深型水电站，其水深一般超过50米甚至达到数百米，经常污物量极大，可是目前世界上并没有较为稳妥的清污方式，一般仍旧采用传统的拦污栅挡污模式，可是拦污栅可以挡住污物却不能自行清理污物，而随着拦污栅阻塞的严重，发电水头的损失也越来越厉害，到了最后更会威胁拦污栅的安全性能乃至影响到发电机组的安全，如果要清理污物则必须停机才能实现，如此不但费时费力，同时也造成了巨大的资源浪费和效益损失，但仍难以彻底达成较好的清污效果不说，在停机提栅清污的过程中经常也会出现污物进入拦污栅下游的情况，从而给发电机组留下严重的安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种双绳往复式超深型清污机，主要由梳栅清污耙、提升牵引绳、下落牵引绳、导向轮装置、编码器测量系统、卷扬系统、扭矩传感器系统、离合器系统、双输出动力设备组成，其特征在于：所述的梳栅清污耙无论是提升还是下落均受到两根钢丝绳的牵引，提升时提升牵引绳张紧提供牵引力而下落牵引绳变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙垂直于栅体进行梳栅清污；下落时下落牵引绳张紧提供牵引力而提升牵引绳变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙翻转90度与栅体平行而落；同时，所述的提升牵引绳和下落牵引绳分别经由导向轮装置抵达卷扬系统，而卷扬系统在双输出动力设备的驱动下，配合编码器测量系统、扭矩传感器系统和离合器系统的控制，最终实现了梳栅清污耙的角度翻转和或提升或下落的往复清污动作。

所述的梳栅清污耙为单排梳栅齿耙结构，其两端各设有四组钢丝绳联接装置，其中两组用于连接提升牵引绳，两组用于连接下落牵引绳，二者间成90°垂直布置。

所述的导向轮装置为多组导向轮组的合称，其是梳栅清污耙运行轨迹的决定者，至少包括梳栅清污耙平行于拦污栅行走时底部和上部的两组导向轮组，且每组导向轮组均分为提升牵引绳导向轮组和下落牵引绳导向轮组，分别在提升牵引绳和下落牵引绳由梳栅清污耙到卷扬系统之间起着导向作用。

所述的扭矩传感器系统为两套独立的扭矩传感器装置的合称，具体区分为提升扭矩传感器和下落扭矩传感器；所述的编码器测量系统为两套独立的绝对值编码器测量装置的合称，二者分别位于卷扬系统的左右两端，其中提升绝对值编码器测量装置用于检测提升牵引绳的提升距离，而下落绝对值编码器测量装置则用于检测下落牵引绳的下降距离。

所述的离合器系统为两套独立的离合器装置的合称，二者分列于双输出动力设备的两端，其中提升转换离合器在梳栅清污耙由提升状态向下落状态转换时短时分离，而下落转换离合器则在梳栅清污耙由下落状态向提升状态转换时短时分离，其余时间段二者均为吸合状态；同时，提升转换离合器的分离时长由下落绝对值编码器测量装置和提升扭矩传感器共同控制，而下落转换离合器的分离时长由提升绝对值编码器测量装置和下落扭矩传感器共同控制。

所述的卷扬系统实际上是两套卷扬装置的总称，即提升卷扬装置和下落卷扬装置，其上各自按特定规律缠绕有提升牵引绳和下落牵引绳；同时，提升卷扬装置外端连接着提升绝对值编码器测量装置，内端则经由提升扭矩传感器、提升转换离合器最终与双输出动力设备相连接；而下落卷扬装置外端连接着下落绝对值编码器测量装置，内端则经由下落扭矩传感器、下落转换离合器最终与双输出动力设备相连接。

所述的双输出动力设备选用的是带有制动装置的起重专用动力设备，同时其双输出轴可同步正反转，且均具有负载能力，譬如圆柱齿轮减速机及配套制动电机、伞齿轮斜齿轮减速机及配套制动电机等等。

本发明在正常运行状态下，由于所述的离合器系统均处于吸合状态，此时双输出动力设备可直接带动卷扬系统或正转或反转，从而带动提升牵引绳和下落牵引绳或上或下移动，并最终牵引着梳栅清污耙完成或提升或下落的动作；而当梳栅清污耙处于提升状态向下落状态转换的拐点时，提升转换离合器短时分离，这时双输出动力设备仅带动下落卷扬装置旋转，从而带动下落牵引绳张紧而提升牵引绳变松，并最终牵引着梳栅清污耙翻转90度由垂直于拦污栅的提升状态转换为平行于拦污栅的下落状态，尔后提升转换离合器吸合，梳栅清污耙被牵引着开始执行下落动作；而当梳栅清污耙处于下落状态向提升状态转换的拐点时，下落转换离合器短时分离，这时双输出动力设备仅带动提升卷扬装置旋转，从而带动提升牵引绳张紧而下落牵引绳变松，并最终牵引着梳栅清污耙回转90度由平行于于拦污栅的下落状态转换为垂直于拦污栅的提升状态，尔后下落转换离合器吸合，梳栅清污耙被牵引着开始提升，逐渐完成梳栅清污的动作。

同时，在应对超深型水电站的清污问题时，本发明既可实现最简单的单行程往复清污，也可以实现分层次展开不同行程的往复清污。

本发明结构简单，维修便利，可靠性极佳的同时成本也较低，采用双钢丝绳升降牵引的清污模式，既克服了传统回转齿耙式清污机的回转链越长其功能故障性越大的技术难题，也克服了传统耙斗式清污机的耙斗仅靠自重难以下落的技术难题，同时也适用于各类目前无法清污的超过50米乃至数百米水深的超深型水电站，为超深型水电站带来了完善解决清污问题的新途径。

附图说明

附图1为本发明实施例处于提升清污过程的结构图；

图2为本发明实施例处于下落复位过程的结构图；

图3为本发明实施例中梳栅清污耙结构图；

图4为本发明实施例中控制系统布置详图。

其中：1. 梳栅清污耙，2. 提升牵引绳，3. 下落牵引绳，4. 导向轮装置，5. 提升绝对值编码器测量装置，6. 提升卷扬装置，7. 提升扭矩传感器，8. 提升转换离合器，9.双输出动力设备，10. 下落转换离合器，11. 下落扭矩传感器，12. 下落卷扬装置，13. 下落绝对值编码器测量装置。

具体实施方式

下面就以某超深型水电站（假设水深100m）的实施案例结合附图做详细说明：

所述的双绳往复式超深型清污机，主要由梳栅清污耙1、提升牵引绳2、下落牵引绳3、导向轮装置4、编码器测量系统5（13）、卷扬系统6（12）、扭矩传感器系统7（11）、离合器系统8（10）、双输出动力设备9组成，其特征在于：所述的梳栅清污耙1无论是提升还是下落均受到两根钢丝绳的牵引，提升时提升牵引绳2张紧提供牵引力而下落牵引绳3变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙1垂直于栅体进行梳栅清污；下落时下落牵引绳3张紧提供牵引力而提升牵引绳2变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙1翻转90度与栅体平行而落；同时，所述的提升牵引绳2和下落牵引绳3分别经由导向轮装置4抵达卷扬系统6（12），而卷扬系统6（12）在双输出动力设备9的驱动下，配合编码器测量系统5（13）、扭矩传感器系统7（11）和离合器系统8（10）的控制，最终实现了梳栅清污耙1的角度翻转和或提升或下落的往复清污动作。

所述的梳栅清污耙1为单排梳栅齿耙结构，其两端各设有四组钢丝绳联接装置，其中两组用于连接提升牵引绳2，两组用于连接下落牵引绳3，二者间成90°垂直布置。

所述的导向轮装置4为多组导向轮组的合称，其是梳栅清污耙1运行轨迹的决定者，至少包括梳栅清污耙1平行于拦污栅行走时底部和上部的两组导向轮组，且每组导向轮组均分为提升牵引绳导向轮组和下落牵引绳导向轮组，分别在提升牵引绳2和下落牵引绳3由梳栅清污耙1到卷扬系统6（12）之间起着导向作用。

所述的扭矩传感器系统7（11）为两套独立的扭矩传感器装置的合称，具体区分为提升扭矩传感器7和下落扭矩传感器11；所述的编码器测量系统5（13）为两套独立的绝对值编码器测量装置的合称，二者分别位于卷扬系统6（12）的左右两端，其中提升绝对值编码器测量装置5用于检测提升牵引绳2的提升距离，而下落绝对值编码器测量装置13则用于检测下落牵引绳3的下降距离。

所述的离合器系统8（10）为两套独立的离合器装置的合称，二者分列于双输出动力设备9的两端，其中提升转换离合器8在梳栅清污耙1由提升状态向下落状态转换时短时分离，而下落转换离合器10则在梳栅清污耙1由下落状态向提升状态转换时短时分离，其余时间段二者均为吸合状态；同时，提升转换离合器8的分离时长由下落绝对值编码器测量装置13和提升扭矩传感器7共同控制，而下落转换离合器10的分离时长由提升绝对值编码器测量装置5和下落扭矩传感器11共同控制。

所述的卷扬系统6（12）实际上是两套卷扬装置的总称，即提升卷扬装置6和下落卷扬装置12，其上各自按特定规律缠绕有提升牵引绳2和下落牵引绳3；同时，提升卷扬装置6外端连接着提升绝对值编码器测量装置5，内端则经由提升扭矩传感器7、提升转换离合器8最终与双输出动力设备9相连接；而下落卷扬装置12外端连接着下落绝对值编码器测量装置13，内端则经由下落扭矩传感器11、下落转换离合器10最终与双输出动力设备9相连接。

所述的双输出动力设备9选用的是带有制动装置的起重专用动力设备，同时其双输出轴可同步正反转，且均具有负载能力，譬如圆柱齿轮减速机及配套制动电机、伞齿轮斜齿轮减速机及配套制动电机等等。

本发明在正常运行状态下，由于所述的离合器系统8（10）均处于吸合状态，此时双输出动力设备9可直接带动卷扬系统6（12）或正转或反转，从而带动提升牵引绳2和下落牵引绳3或上或下移动，并最终牵引着梳栅清污耙1完成或提升或下落的动作；而当梳栅清污耙1处于提升状态向下落状态转换的拐点时，提升转换离合器8短时分离，这时双输出动力设备9仅带动下落卷扬装置12旋转，从而带动下落牵引绳3张紧而提升牵引绳2变松，并最终牵引着梳栅清污耙1翻转90度由垂直于拦污栅的提升状态转换为平行于拦污栅的下落状态，尔后提升转换离合器8吸合，梳栅清污耙1被牵引着开始执行下落动作；而当梳栅清污耙1处于下落状态向提升状态转换的拐点时，下落转换离合器10短时分离，这时双输出动力设备9仅带动提升卷扬装置6旋转，从而带动提升牵引绳2张紧而下落牵引绳3变松，并最终牵引着梳栅清污耙1回转90度由平行于于拦污栅的下落状态转换为垂直于拦污栅的提升状态，尔后下落转换离合器10吸合，梳栅清污耙1被牵引着开始提升，逐渐完成梳栅清污的动作。

同时，在应对超深型水电站的清污问题时，本发明既可实现最简单的单行程往复清污，也可以实现分层次展开不同行程的往复清污。举例说明，本发明在本实施例100米水深的超深型水电站中使用时，既可以实现最简单的100米单行程往复清污，也可以将100米水深划分为数个行程，譬如说划分为十个行程，然后分层次依次展开十米、二十米、三十米……直至一百米水深行程的往复清污。

本发明结构简单，维修便利，可靠性极佳的同时成本也较低，采用双钢丝绳升降牵引的清污模式，既克服了传统回转齿耙式清污机的回转链越长其功能故障性越大的技术难题，也克服了传统耙斗式清污机的耙斗仅靠自重难以下落的技术难题，同时也适用于各类目前无法清污的超过50米乃至数百米水深的超深型水电站，为超深型水电站带来了完善解决清污问题的新途径。

Claims (8)

1.一种双绳往复式超深型清污机，主要由梳栅清污耙、提升牵引绳、下落牵引绳、导向轮装置、编码器测量系统、卷扬系统、扭矩传感器系统、离合器系统、双输出动力设备组成，其特征在于：所述的梳栅清污耙无论是提升还是下落均受到两根钢丝绳的牵引，提升时提升牵引绳张紧提供牵引力而下落牵引绳变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙垂直于栅体进行梳栅清污；下落时下落牵引绳张紧提供牵引力而提升牵引绳变松不提供牵引力，此时梳栅清污耙翻转90度与栅体平行而落；同时，所述的提升牵引绳和下落牵引绳分别经由导向轮装置抵达卷扬系统，而卷扬系统在双输出动力设备的驱动下，配合编码器测量系统、扭矩传感器系统和离合器系统的控制，最终实现了梳栅清污耙在提升或下落的过程中的往复清污动作。

2.如权利要求1所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于所述的梳栅清污耙为单排梳栅齿耙结构，其两端各设有四组钢丝绳联接装置，其中两组用于连接提升牵引绳，两组用于连接下落牵引绳，二者间成90°垂直布置。

3.如权利要求1所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于所述的导向轮装置为多组导向轮组的合称，其是梳栅清污耙运行轨迹的决定者，至少包括梳栅清污耙平行于拦污栅行走时底部和上部的两组导向轮组，且每组导向轮组均分为提升牵引绳导向轮组和下落牵引绳导向轮组，分别在提升牵引绳和下落牵引绳由梳栅清污耙到卷扬系统之间起着导向作用。

4.如权利要求1所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于所述的扭矩传感器系统为两套独立的扭矩传感器装置的合称，具体区分为提升扭矩传感器和下落扭矩传感器；所述的编码器测量系统为两套独立的绝对值编码器测量装置的合称，二者分别位于卷扬系统的左右两端，其中提升绝对值编码器测量装置用于检测提升牵引绳的提升距离，而下落绝对值编码器测量装置则用于检测下落牵引绳的下降距离。

5.如权利要求4所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于所述的离合器系统为两套独立的离合器装置的合称，二者分列于双输出动力设备的两端，其中提升转换离合器在梳栅清污耙由提升状态向下落状态转换时短时分离，而下落转换离合器则在梳栅清污耙由下落状态向提升状态转换时短时分离，其余时间段二者均为吸合状态；同时，提升转换离合器的分离时长由下落绝对值编码器测量装置和提升扭矩传感器共同控制，而下落转换离合器的分离时长由提升绝对值编码器测量装置和下落扭矩传感器共同控制；

所述的卷扬系统实际上是两套卷扬装置的总称，即提升卷扬装置和下落卷扬装置，其上各自按特定规律缠绕有提升牵引绳和下落牵引绳；同时，提升卷扬装置外端连接着提升绝对值编码器测量装置，内端则经由提升扭矩传感器、提升转换离合器最终与双输出动力设备相连接；而下落卷扬装置外端连接着下落绝对值编码器测量装置，内端则经由下落扭矩传感器、下落转换离合器最终与双输出动力设备相连接。

6.如权利要求1所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于所述的双输出动力设备选用的是带有制动装置的起重专用动力设备，同时其双输出轴可同步正反转，且均具有负载能力，譬如圆柱齿轮减速机及配套制动电机、伞齿轮斜齿轮减速机及配套制动电机等等。

7.如权利要求5所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于其在正常运行状态下，由于所述的离合器系统均处于吸合状态，此时双输出动力设备可直接带动卷扬系统或正转或反转，从而带动提升牵引绳和下落牵引绳或上或下移动，并最终牵引着梳栅清污耙完成或提升或下落的动作；而当梳栅清污耙处于提升状态向下落状态转换的拐点时，提升转换离合器短时分离，这时双输出动力设备仅带动下落卷扬装置旋转，从而带动下落牵引绳张紧而提升牵引绳变松，并最终牵引着梳栅清污耙翻转90度由垂直于拦污栅的提升状态转换为平行于拦污栅的下落状态，尔后提升转换离合器吸合，梳栅清污耙被牵引着开始执行下落动作；而当梳栅清污耙处于下落状态向提升状态转换的拐点时，下落转换离合器短时分离，这时双输出动力设备仅带动提升卷扬装置旋转，从而带动提升牵引绳张紧而下落牵引绳变松，并最终牵引着梳栅清污耙回转90度由平行于拦污栅的下落状态转换为垂直于拦污栅的提升状态，尔后下落转换离合器吸合，梳栅清污耙被牵引着开始提升，逐渐完成梳栅清污的动作。

8.如权利要求1所述的双绳往复式超深型清污机，其特征在于其在应对超深型水电站的清污问题时，既可实现最简单的单行程往复清污，也可以实现分层次展开不同行程的往复清污。

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