[發明專利]一種V形攔污柵

有效

• 申請號: 201310493851.X
• 申請日: 2013-10-19
• 公開（公告）號: CN103510494A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 仇寶云;賀淑全;馮曉莉;裴蓓;楚士冀
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: E02B15/06
• 分類號: E02B15/06
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本發明涉及一種V形攔污柵，具體來說涉及一種中、小型泵站攔污裝置，屬于泵站攔污、清污技術領域。

背景技術

泵站前設置攔污柵能夠阻止污物（主要是水草）進入水泵，保證水泵機組運行安全。攔污柵一般采用平面形，與水面成75°或90°置于引水河道中或泵站進水池（進水流道）前。大型泵站需設置清污工作橋，配備清污機。中小型泵站一般不設清污設備，需人工清污，清污困難、危險，清污工作量大。對于面廣量大的農村中小型泵站，柵前污物以水草為主，水草比重小于水體，浮于水面的水草首先堵塞上部柵面，上部柵面水草如果不及時清除，在流速較大的情況下，后續水草容易隨水流潛入水下堵塞中部和下部柵面，攔污水頭損失急劇增大至0.3～1.0m左右，造成人工清污困難，泵裝置揚程增大，流量減小，對軸流泵和高比轉速混流泵，水泵軸功率增加，泵站效率降低。攔污柵柵后泵站吸入口水位下降過多時，還會造成水泵汽蝕，嚴重時造成柵體垮塌。泵站攔污，柵前污物如果不及時清除，會造成運行費用大幅增加，影響水泵機組安全、穩定運行。因此，中小型泵站需要一種攔污阻力小、便于人工清污的攔污柵。

發明內容

本發明針對目前中小型泵站廣泛采用的單扇平面形攔污柵攔污阻力大、清污困難等問題，通過理論分析、流動數值模擬和試驗研究，設計出一種攔污阻力小、便于清污的V形攔污柵。

本發明的技術方案是，一種V形攔污柵，其特征在于，所述V形攔污柵由兩塊平面柵固定在立柱上構成，立柱位于兩塊平面柵構成的V形角頂端，如圖1，所述平面柵由柵條（1）、豎梁（2）、邊梁（3）組成，柵條水平設置，所述柵面高度大于過流斷面的水深度，V形攔污柵的頂端迎向水流，所述V形攔污柵的V形角的角度取α=30°～90°。V形攔污柵上的攔截污物在水流作用下，沿平面柵的柵條向V形兩側滑移聚集。

所述V形攔污柵采用不銹鋼管材或型材、或普通鋼管材或型材涂防腐漆制成。立柱、豎梁、邊梁和柵條的橫截面尺寸、豎梁間距、柵條間距根據需要按常規設計選用。

本發明結構簡單合理，生產制作安裝容易，攔污效果好，與傳統的平面形攔污柵相比，柵前水草在水流的作用下沿柵面滑移至并聚集在兩側，攔污水阻力小，水草聚集靠近河岸，便于岸邊人工及時清污。采用V形攔污柵，可以省去清污工作橋，減少工程費用，提高泵站進水質量，降低泵站主機運行費用，又可減少清污費用和工作量。

根據攔污試驗得到的柵前污物的聚集形態，采用流動數值模擬的方法計算攔污柵前后流場并進行分析。本發明V形攔污柵夾角α的大小，考慮貼于柵面的來流水草在水流作用下能克服柵條阻力沿柵面滑向邊側為宜，以減小阻力、便于清污。α角愈小，愈容易依靠水流作用力將堵塞柵面的水草推向邊側，但柵面面積大，制造成本大，安裝占地空間大，一般取α=30°～90°。柵前流速較小時，應采用柵面夾角較小的V形攔污柵；柵前流速較大時，可以采用夾角較大的V形攔污柵，以減小柵面長度，節省材料。

在水流的作用下，柵前水草聚集在V形攔污柵的邊側，如果不及時清除，后續的水草首先沿來流方向向上游水面鋪開，接下來的水草在水流的作用下可能下潛堵塞兩側柵面。根據攔污試驗，圖2和圖3分別為水草在V形和平面形兩種攔污柵前聚集情況。柵前水草體積相同時，V形柵面堵塞面積小于平面形柵面堵塞面積，V形攔污柵垂直于流向的未堵塞的過流面積較大，攔污水頭損失較小。同時，柵前污物聚集在V形攔污柵兩側，靠近河岸，便于岸邊人工及時清污，既可以省去清污工作橋，減少投資成本，又可降低因攔污水位差增加的泵站運行費用7%～8%左右，還可減少清污費用，同時，V形攔污柵柵體承載能力更大。

考慮到農村泵站柵前水草以水花生為主，以水花生作為柵前污物進行攔污試驗。運用ANSYS?CFX軟件，采用VOF方法，計算原型泵站攔污柵攔污水位差及其流場，并得到試驗驗證。

攔污柵攔污流動數值計算步驟：

A.根據攔污試驗時V形和平面形攔污柵前污物聚集的形態以及泵站前污物聚集情況的實地觀測，考慮柵前污物聚集形狀，建立流動數值計算的幾何模型，通過改變柵前污物的量、V形攔污柵夾角α大小、柵前水深、柵前流速可以得到不同的計算模型。

B.對建立的幾何模型進行非結構網格劃分，在柵條和橫梁附近局部加密。

C.數值計算的控制方程包括連續性方程、雷諾平均方程，采用k-ε湍流模型。