施建军

(辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁 沈阳 110166)

1 概述

辽宁省某重点工程(清河至白石段)输水工程对需水用户进行直供，无备用水源。同时，清河分水枢纽下游清河至白石段200多km管道上有很多检修阀门和排气阀，当水中有较大树枝等漂浮物通过阀门时会影响阀门关闭不严，产生漏水，对管道的运行安全造成影响。虽然桓仁进口设有拦污栅，但拦污栅的栅条净距较大(栅条净距为10～12cm)，仍可以使长度小于10cm的污物进入输水供水管道，当采用栅条净距小的拦污栅时，不能够满足过流要求。因此需要研究清河至白石段供水管道的清污设施，进一步清除水中树枝、死鱼、泡沫等漂浮物，保证清河至白石段管道的供水安全[1]。

2 清污系统研究

目前，主要的拦污设备有拦污栅、旋转滤网等设备，拦污栅为平面式，栅条间距较大，每次清理都需要把栅条提起来，降低了供水保证率。旋转滤网网眼尺寸较小，污物能够自动通过反冲洗水泵进行冲洗，因此，本工程选用旋转滤网。

经过对比分析，为了在辽宁省某重点工程(清河至白石段)分水前池达到消涡的目的，设置消涡墩，因此，利用消涡墩的布置，旋转滤网设置在供水管道分水前池中，选择设置3台板框式旋转滤网。

3 旋转滤网的特点

3.1 运行工况

旋转滤网一般安装在输水工程取水或分水建筑物的位置，主要功能是拦截水中小于进口拦污栅净距且大于6.43mm×6.43mm的细小污物，例如树叶、树枝、杂草等。本工程供水保证率高，要求选用的旋转滤网随时可启动以清理污物，选择的板框式旋转滤网主要应用于电站、引水工程中，作为一级处理及水泵保护设备。

3.2 结构组成及工作原理

旋转滤网设备主要由链条导轨、链条、拉紧装置、滤网、冲洗水管系统、收集筐、顶部转轴和传动机构、机罩、控制柜组成，滤网由不锈钢圆弧网板与网框组成，通过螺栓连接于运输链条上，每块圆弧网间通过机械重叠式加P型橡胶密封结构。

动力传动通过减速装置直接带动轴上的大齿轮，大齿轮带动链板与网板由上至下移动，过减速器驱动传动装置带动拦污网板沿导板轨运转，从而把水中大于网孔的污物提捞出水面，用压力水将污物冲入排渣槽中清除掉。

3.3 旋转滤网进水方式比选[2]

旋转滤网按进水方式分正面进水和侧面进水两种型式。侧面进水型又分为内进外出与外进内出两种。旋转滤网按水室结构分为有框架和无框架。正面进水型与侧面进水型滤网示意图如图1所示。

侧面进水型和正面进水型的对比分析如下所示。

(1)正面进水型

优点：①水流与网板垂直，过流条件优，水流可在滤网上均匀分布。②相对侧面进水型，占地面积较小，费用低。

缺点：①杂物易粘结网面，造成网面过流面积较少，影响过流量。②易出现污物夹带问题，并增加处理污物夹带的冲洗系统的费用。

(2)侧面进水型

优点：①滤网工作利用面积高，满足过流量，降低流速，改善流态。②避免了正面进水滤网的“污物夹带”问题。③冲洗方便，日常运行维护费用降低。

缺点：①相对正面进水型水流条件较差，滤网上水流不易做到均匀分布。②相对正面进水型，占地面积较大。

图1 正面进水型与侧面进水型滤网示意图

外进内出与内进外出滤网对比详见表1。

表1 外进内出与内进外出型滤网对比

本工程选择的旋转滤网型式及参数详见表2。

4 旋转滤网性能结构特点

(1)冲洗系统喷嘴采用鸭嘴形状，位于网板下降侧，使高压水以扇形喷射到网面上，水流覆盖面广，保证了冲洗清洁效果。

(2)上部链轮组中，通过调节螺杆调整八齿链轮的位置，便于运输链条装配和使用过程中输送链条的张紧。

(3)链条铰接处设有滚轮，滚轮在导槽内上下运行，导槽与网板间为间隙密封，确保污物不会进入导槽内。

表2 本工程选择的旋转滤网型式及参数

(4)机架护罩为可拆卸式并带有活动观察窗的全封闭结构，外形美观，结构紧凑，其整体构造保证污物和冲洗水不从护罩接缝处流到室内地坪上。

(5)旋转滤网设有过载保护装置，以确保滤网安全运行。

(6)安全装置动作时，报警同时传送至单元控制室和水泵房控制室。

(7)网板、链板、销轴均可互换，运行平稳，无卡轨等异常现象。

5 旋转滤网控制系统

旋转滤网及冲洗水系统具有自动控制和手动控制两种方式。

自动控制运行程序为：

(1)当滤网前后水位差≥200mm时，冲洗控制阀打开，经5～30s后，滤网自动启动缓慢运行。

(2)旋转滤网连续运行20～30min且滤网前后水位差低于50mm时，旋网及冲洗系统停止自动工作，先停运旋转滤网，再将控制闸阀关闭。

(3)如果在规定的20～30min内，水位差仍≥200mm，则继续冲洗，直至滤网前后水位差下降至50mm以下。

(4)当旋转滤网前后水位差达不到200mm时，每隔4～8h自动启动一次冲洗系统及旋转滤网，清污20～30min，然后滤网及清污系统自动停止清污工作。

(5)当滤网前后水位差≥400mm时，滤网及清洗自动启动高速连续运行，并立即向控制室发出报警信号。

(6)当滤网前后水位差≥600mm时，滤网及清洗自动启动高速连续运行，并向控制室发出紧急报警信号。

手动控制一般在设备安装调试及检修时使用，即人工打开冲洗系统，然后打开旋转滤网电动启动按钮开始清污工作。停运时，首先按下旋转滤网停止按钮，然后按冲洗系统关闭按钮。

6 旋转滤网的布置

采用从两侧进水、中间出水的方式，设置4个进水口，两侧进水口宽度为1.2m，中间2个进水口宽度2.5m；设置3个出水口，孔口宽度均为2.5m，前池总宽度17.3m，布置5个半圆形中墩和2个边墩。上部设置旋转滤网室，滤网室尺寸18.3m×10m(长×宽)。滤网底高程208.75m，旋转滤网驱动电机设置在231.05m高程的厂房中，厂房中设置10t中吊车一台。水流经过旋转滤网后，在管道进水口闸墩前汇合，平顺进入供水管道中。旋转滤网宽度3.5m，滤网使用深度16.0m，过网流量45m3/s，网孔尺寸10mm×10mm，链板节距600mm，滤网旋转时网板上升速率3.6m/min，水泵冲洗水量150m3/h，冲洗后的水流流入右侧泄水渠中。

7 旋转滤网过流能力计算

Q=nσbhv

(1)

式中，Q—过流能力，m3/s；n—旋转滤网面数；σ—过流系数，一般取0.3；b—滤网过流宽度，m；h—过流水深，m；v—水流速度，取0.75～0.8m/s。

经过计算，3台旋转滤网过流能力为54.8m3/s，能够满足45m3/s最大过流能力要求。

8 旋转滤网位置研究

本工程可以设置旋转滤网的位置有1处，为清河分水枢纽。

由于滤网过流规模较小，且水深仅17m左右，设3孔，投资约为320万元左右。利用分水前池中的消涡墩作为旋转滤网墩，旋转滤网墩高度为20m左右。目前在三门核电一期中有应用实例，因此，最终选取在清河分水枢纽内部设置旋转滤网。

9 运行效果

经过通水试验及历次调水的运行使用，采用两侧进水、中间出水的旋转滤网结构型式，实际应用效果满足设计要求。

(1)旋转滤网有效地拦截了经过进水口拦污栅后剩余的漂浮物及悬浮物，保证分水口以下管道的供水水质要求及管道供水安全，清污效果显著。

(2)通过通水试验，旋转滤网过流能力满足设计最大过流能力要求，进入管道内的水流流态稳定。

(3)通过计时、水位差实现全自动控制，设备自动化程度高，使用操作简便。当滤网前后水位差出现异常会立即报警，能够及时提醒操作人员采取应对措施，降低事故率。

(4)机架护罩的全封闭结构，使整个产品在全封闭状态下运行，保证冲洗水不外泄，避免了二次污染。

10 结论

水已成为区域工农业经济发展的限制因子，随着经济的发展，城市和农村的生活、生产用水越来越紧张，跨流域的调水项目是解决水资源空间分配不均矛盾的主要途径。随着大型引水工程的建设，对流域调水的水质要求也不断提高，旋转滤网拦污技术必将更为广泛的应用。本工程选用的两侧进水、中间出水的旋转滤网结构型式，结构简单新颖、工艺先进、运行平稳、适用可靠，控制系统动作精准、灵活、拦污效果满足要求，对类似引水工程拦污设备的选型具有广泛的指导和借鉴意义。