一种v形拦污栅的制作方法
【专利摘要】一种V形拦污栅，属于泵站拦污、清污【技术领域】。由两块成一定角度的平面栅固定在位于V形顶端的立柱上构成，所述平面栅由栅条1、竖梁2、边梁3组成，栅条水平设置。两平面栅面夹角30°~90°，流速小时取小值，流速大时取大值。所述V形拦污栅的高度高于设置V形拦污栅的过流断面的水深度，V形拦污栅的顶端迎向水流，V形拦污栅上的拦截物沿平面栅的栅条向V形两侧滑移聚集。V形拦污栅栅面面积较平面形拦污栅大，相同体积的水草堵塞栅前时，V形拦污栅未堵塞的过流面积较大，拦污水位差较小。栅前水草在水流的作用下沿栅面滑移至并聚集在两侧，靠近河岸，便于岸边人工及时清污。采用V形拦污栅，栅体承载能力大，可以省去清污工作桥，减少工程费用，降低泵站主机运行费用，又可减少清污费用和工作量。
【专利说明】一种V形拦污栅
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种V形拦污栅，具体来说涉及一种中、小型泵站拦污装置，属于泵站拦污、清污【技术领域】。
【背景技术】
[0002]泵站前设置拦污栅能够阻止污物(主要是水草)进入水泵，保证水泵机组运行安全。拦污栅一般采用平面形，与水面成75°或90°置于引水河道中或泵站进水池(进水流道)前。大型泵站需设置清污工作桥，配备清污机。中小型泵站一般不设清污设备，需人工清污，清污困难、危险，清污工作量大。对于面广量大的农村中小型泵站，栅前污物以水草为主，水草比重小于水体，浮于水面的水草首先堵塞上部栅面，上部栅面水草如果不及时清除，在流速较大的情况下，后续水草容易随水流潜入水下堵塞中部和下部栅面，拦污水头损失急剧增大至0.3?1.0m左右，造成人工清污困难，泵装置扬程增大，流量减小，对轴流泵和高比转速混流泵，水泵轴功率增加，泵站效率降低。拦污栅栅后泵站吸入口水位下降过多时，还会造成水泵汽蚀，严重时造成栅体垮塌。泵站拦污，栅前污物如果不及时清除，会造成运行费用大幅增加，影响水泵机组安全、稳定运行。因此，中小型泵站需要一种拦污阻力小、便于人工清污的拦污栅。
【发明内容】
[0003]本发明针对目前中小型泵站广泛采用的单扇平面形拦污栅拦污阻力大、清污困难等问题，通过理论分析、流动数值模拟和试验研究，设计出一种拦污阻力小、便于清污的V形拦污栅。
[0004]本发明的技术方案是，一种V形拦污栅，其特征在于，所述V形拦污栅由两块平面栅固定在立柱上构成，立柱位于两块平面栅构成的V形角顶端，如图1，所述平面栅由栅条(I)、竖梁(2)、边梁(3)组成，栅条水平设置，所述栅面高度大于过流断面的水深度，V形拦污栅的顶端迎向水流，所述V形拦污栅的V形角的角度取α =30°?90°。V形拦污栅上的拦截污物在水流作用下，沿平面栅的栅条向V形两侧滑移聚集。
[0005]所述V形拦污栅采用不锈钢管材或型材、或普通钢管材或型材涂防腐漆制成。立柱、竖梁、边梁和栅条的横截面尺寸、竖梁间距、栅条间距根据需要按常规设计选用。
[0006]本发明结构简单合理，生产制作安装容易，拦污效果好，与传统的平面形拦污栅相t匕，栅前水草在水流的作用下沿栅面滑移至并聚集在两侧，拦污水阻力小，水草聚集靠近河岸，便于岸边人工及时清污。采用V形拦污栅，可以省去清污工作桥，减少工程费用，提高泵站进水质量，降低泵站主机运行费用，又可减少清污费用和工作量。
[0007]根据拦污试验得到的栅前污物的聚集形态，采用流动数值模拟的方法计算拦污栅前后流场并进行分析。本发明V形拦污栅夹角α的大小，考虑贴于栅面的来流水草在水流作用下能克服栅条阻力沿栅面滑向边侧为宜，以减小阻力、便于清污。α角愈小，愈容易依靠水流作用力将堵塞栅面的水草推向边侧，但栅面面积大，制造成本大，安装占地空间大，一般取α=30°~90°。栅前流速较小时，应采用栅面夹角较小的V形拦污栅；栅前流速较大时，可以采用夹角较大的V形拦污栅，以减小栅面长度，节省材料。
[0008]在水流的作用下，栅前水草聚集在V形拦污栅的边侧，如果不及时清除，后续的水草首先沿来流方向向上游水面铺开，接下来的水草在水流的作用下可能下潜堵塞两侧栅面。根据拦污试验，图2和图3分别为水草在V形和平面形两种拦污栅前聚集情况。栅前水草体积相同时，V形栅面堵塞面积小于平面形栅面堵塞面积，V形拦污栅垂直于流向的未堵塞的过流面积较大，拦污水头损失较小。同时，栅前污物聚集在V形拦污栅两侧，靠近河岸，便于岸边人工及时清污，既可以省去清污工作桥，减少投资成本，又可降低因拦污水位差增加的泵站运行费用7%~8%左右，还可减少清污费用，同时，V形拦污栅栅体承载能力更大。
[0009]考虑到农村泵站栅前水草以水花生为主，以水花生作为栅前污物进行拦污试验。运用ANSYS CFX软件，采用VOF方法，计算原型泵站拦污栅拦污水位差及其流场，并得到试验验证。
[0010]拦污栅拦污流动数值计算步骤:
[0011]Α.根据拦污试验时V形和平面形拦污栅前污物聚集的形态以及泵站前污物聚集情况的实地观测，考虑栅前污物聚集形状，建立流动数值计算的几何模型，通过改变栅前污物的量、V形拦污栅夹角α大小、栅前水深、栅前流速可以得到不同的计算模型。
[0012]B.对建立的几何模型进行非结构网格划分，在栅条和横梁附近局部加密。
[0013]C.数值计算的控制方程包括连续性方程、雷诺平均方程，采用k_ ε湍流模型。
【权利要求】
1.一种V形拦污栅，其特征在于，所述V形拦污栅由两块平面栅成一定夹角固定在立柱上构成，立柱位于两块平面栅构成的V形角顶端，所述平面栅由栅条(I)、竖梁(2)、边梁(3)组成，所述V形拦污栅的高度大于设置V形拦污栅的过流断面的水深度，V形拦污栅的顶端迎向水流，V形拦污栅上的拦截污物沿平面栅的栅条向V形两侧滑移聚集，未堵塞过流面积大，拦污阻力小，便于在岸边人工及时清污。
2.根据权利要求1所述的一种V形拦污栅，其特征在于，所述拦污栅栅条水平放置，竖梁置于栅条后面竖直放置，便于水草沿栅面栅条向栅面两侧滑移聚集，同时便于清污，清污工作量小。
3.根据权利要求1所述的一种V形拦污栅，其特征在于，所述V形拦污栅夹角大小以能保证栅前水草在水流作用下能沿栅面向两侧滑移为宜，V形角的角度取a=30°、0°，流速小时取小值，流速大时取大值。
【文档编号】E02B15/06GK103510494SQ201310493851
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月19日 优先权日:2013年10月19日
【发明者】仇宝云, 贺淑全, 冯晓莉, 裴蓓, 楚士冀 申请人:扬州大学