張會霞 謝其志 陳凱慶 葉凌

1.江蘇海洋大學，中國·江蘇 連云港 222005

2.連云港久盛電力輔機有限公司，中國·江蘇 連云港 222000

1 引言

隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染越發(fā)嚴重，特別是水污染日益加劇。水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施，又稱水電廠，它包括為利用水能生產(chǎn)電能而興建的一系列水電站建筑物及裝設(shè)的各種水電站設(shè)備，利用這些建筑物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調(diào)節(jié)天然水流的流量，并將它輸向水輪機，經(jīng)水輪機與發(fā)電機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)，將集中的水能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)變壓器、開關(guān)站和輸電線路等將電能輸入電網(wǎng)，有些水電站除發(fā)電所需的建筑物外，還常有為防洪、灌溉、航運、過木、過魚等綜合利用目的服務(wù)的其他建筑物，這些建筑物的綜合體稱水電站樞紐。濾水器作為解決水質(zhì)污染的最佳選擇，在水電站、化工、印染、造紙等行業(yè)的供用水管道上應用非常廣泛。作為新型水力發(fā)電廠，不僅需要一批優(yōu)秀的技術(shù)人才，而且還要保證設(shè)備高效率穩(wěn)定運行程度，是至關(guān)重要的因素。

水電站用水通常包含三個方面，即技術(shù)供水、消防供水和生活供水。水電站對用水的要求一般包括水質(zhì)、水量、水溫及水壓。分析供水條件的諸多要求，其中水量是保證，而水質(zhì)是前提，水溫水壓則是要求。由此可見，水質(zhì)的要求十分重要。尤其一些水電站的過流式機組，考慮泥沙、垃圾等雜質(zhì)的影響，如何保證供水質(zhì)量的安全可靠是非常重要的保障環(huán)節(jié)。所以確保水電站的各種供水質(zhì)量是保障一個水電站穩(wěn)定安全運行的先決條件。而濾水器作為一個電站保障水質(zhì)的設(shè)備，其性能穩(wěn)定、效率良好、可靠運行，是保障一個水電站穩(wěn)定安全運行的重要環(huán)節(jié)[1-3]。

然而目前的水電站用的濾水器技術(shù)還不夠成熟和完善，濾水器過濾產(chǎn)生的雜質(zhì)難以集中清理，影響整個濾水器的效果[4-5]；而且濾水器內(nèi)的過濾網(wǎng)定期維護的周期較短，使得濾水器的效率較低[6-8]，基于此，研究設(shè)計了一種水電站專用濾水器，以解決上述問題具有實際意義。

2 技術(shù)改進措施

根據(jù)當前實際市場需求和水電站水質(zhì)的實際要求，針對現(xiàn)有水電站用濾水器的技術(shù)不足，在綜合分析、研究、實踐的基礎(chǔ)之上，對濾水器進行結(jié)構(gòu)改進設(shè)計研究，以提高工作效率、運行周期和使用壽命為目標，設(shè)計出一種新型水電站專用濾水器。

2.1 改進方案

進行結(jié)構(gòu)改進設(shè)計后的新型水電站專用濾水器結(jié)構(gòu)，如圖1所示。驅(qū)動電機安裝在主體箱的底部，轉(zhuǎn)軸連接在驅(qū)動電機的輸出端，轉(zhuǎn)動桿轉(zhuǎn)動連接在主體箱的左、右內(nèi)壁之間，錐齒輪安裝在轉(zhuǎn)軸的頂部，轉(zhuǎn)動桿上也安裝有錐齒輪，且錐齒輪之間相嚙合，凸輪盤固定連接在轉(zhuǎn)動桿上，且凸輪盤設(shè)有兩組，浮板活動設(shè)置在主體箱的內(nèi)腔，第一過濾網(wǎng)鑲嵌在浮板的中間位置，且第一過濾網(wǎng)的頂面抵在凸輪盤的下端，支撐板固定連接在主體箱的內(nèi)腔，且位于轉(zhuǎn)動桿的上方，第二過濾網(wǎng)安裝在支撐板的中間位置。

圖1 水電站專用濾水器結(jié)構(gòu)示意圖

除雜機構(gòu)包括連接板、彎折板、刮板、除雜室、第三過濾網(wǎng)、連接管、循環(huán)泵，連接板固定連接在轉(zhuǎn)軸的外側(cè)，彎折板固定連接在連接板遠離轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，刮板固定連接在連接板的下端，主體箱的底部設(shè)有通孔，除雜室安裝在主體箱的底部，且與通孔的下端連通，第三過濾網(wǎng)安裝在除雜室的內(nèi)腔，循環(huán)泵安裝在主體箱的右側(cè)，且與除雜室的下端通過管道連通，連接管的一端連通在循環(huán)泵的輸出端，另一端延伸至主體箱內(nèi)腔的第一過濾網(wǎng)上方。

主體箱的左側(cè)連通有進水管，且進水管的末端豎直向上，進水管上還安裝有單向閥，主體箱的右側(cè)上方連通有排水管，且排水管的末端位于第二過濾網(wǎng)的上方。連接板設(shè)有四組，均勻分布在轉(zhuǎn)軸的外側(cè)，刮板設(shè)有兩組，間隔分布在相鄰兩組連接板之間，通孔的開口面積小于刮板的投影面積。除雜室的右側(cè)設(shè)有排料管，且排料管的輸入端位于第三過濾網(wǎng)的上方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，技術(shù)改進后的有益效果是：新型設(shè)計的過濾機構(gòu)通過凸輪盤的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)浮板的升降，使得第一過濾網(wǎng)的位置周期變化，從而使得底部過濾產(chǎn)生的雜質(zhì)通過連接板的頂端刮下，并隨著刮板推向通孔，進入除雜室內(nèi)集中處理，且進入除雜室的水可以通過循環(huán)泵泵回主體箱內(nèi)，使得整個濾水器能夠繼續(xù)高效運轉(zhuǎn)，保證濾水效果的同時，提高濾水效率。

2.2 工作原理

裝置通過外接電源給裝置內(nèi)的電器元件提供電能，并通過控制開關(guān)控制它們的開閉。使用時，首先通過進水管連通水電站的水源，并打開單向閥，水順利流入主體箱內(nèi)，經(jīng)過第一過濾網(wǎng)和第二過濾網(wǎng)的過濾后，在上方被排水管抽吸排出（排水管的末端連接有抽吸裝置），過濾期間，通過打開驅(qū)動電機，驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使得錐齒輪轉(zhuǎn)動，并通過它的傳動，使得轉(zhuǎn)動桿上的凸輪盤轉(zhuǎn)動，凸輪盤轉(zhuǎn)動時，會帶動浮板上下浮動，浮板下移時，會使得連接板的頂部與第一過濾網(wǎng)的底面接觸，且隨著連接板的轉(zhuǎn)動，會使得附著在第一過濾網(wǎng)底面的雜質(zhì)被清掃下來。同時，刮板會將雜質(zhì)推至通孔內(nèi)，并進入除雜室，當刮板位于通孔上方時，可以使得除雜室頂部給遮擋封閉。此時，打開循環(huán)泵，將第三過濾網(wǎng)下方的水泵回主體箱內(nèi)，使得除雜過程中誤入除雜室的水源重新回到主體箱，避免浪費，且可以通過排料管排出濾出的雜質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進設(shè)計后的新型水電站專用濾水器具有如下優(yōu)點。第一，原理合理。利用網(wǎng)孔將顆粒物截留在濾網(wǎng)的內(nèi)表面。濾網(wǎng)采用特殊的編織工藝，最高過濾精度可達到15μm，而且有效過濾面積大，其巧妙的設(shè)計用很小的吸嘴產(chǎn)生較強吸力。第二，結(jié)構(gòu)簡單。一個本體、一套濾網(wǎng)、一套清洗機構(gòu)、一套水力控制系統(tǒng)組成一個全自動濾水器，處理水量大，安裝占地面積小。第三，維護便捷。本體和端蓋使用螺栓連接，設(shè)備需要維護時，打開后只要將濾網(wǎng)抽出沖洗或更換就可以。第四，節(jié)能環(huán)保耐用。電能消耗少，反清洗耗水量低（小于過濾水量的1%），而且在反清洗時不斷流，耐腐蝕能力非常強，使用壽命長。

3 結(jié)語

隨著工業(yè)的日益進步，對于濾水器的要求也越來越高，論文中所設(shè)計的上進下出式新型水電站專用濾水器工作原理合理可行，結(jié)構(gòu)簡單便于清理維護，節(jié)能耐用，必將有更廣泛的應用。