潘口水電站泄洪洞弧形閘門的安裝方法

劉 野,李 斌,王 佩

（1.中國水利水電第一工程局有限公司設(shè)計(jì)院，吉林 永吉 132200；2.中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 安康 711600）

1 概述

潘口水電站位于湖北省竹山縣境內(nèi)堵河干流上游河段，壩址位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)，距竹山縣城13km，壩址控制流域面積8950km2，多年平均流量164m3/s，多年平均徑流量51.7億m3。工程開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼有提高下游黃龍灘水電站大壩防洪能力和改善庫區(qū)通航條件等效益。

泄洪洞設(shè)潛孔式弧形工作門1扇，布置在泄洪洞進(jìn)水口，采用中間鉸雙作用單缸液壓啟閉機(jī)啟閉。工作弧門重約234t；主要構(gòu)件由支鉸裝置、支臂、門葉及附件等組成，其中門葉分四節(jié)制造，重約84.85t，支臂由左右兩片上下支臂、豎向支撐及斜支撐焊接而成，單片支臂重約41.6t。支鉸裝置鉸座與鉸鏈在制造廠已配裝，單件支鉸裝置重約29.55t。門葉的規(guī)格為：孔口尺寸（寬×高）8.00m×10.00m；設(shè)計(jì)水頭55.00m。

啟閉機(jī)的規(guī)格為：啟門力4000 kN，閉門力1000 kN；行程13.060 m。

2 安裝技術(shù)方案

2.1 安裝準(zhǔn)備

現(xiàn)場實(shí)際情況決定閘門設(shè)備只能從泄洪洞出口運(yùn)輸至洞內(nèi)安裝，設(shè)備在洞內(nèi)按安裝先后順序排列存放于弧門背水面一側(cè)。存放順序：支臂附件→上支臂→下半支腿→上節(jié)門葉→中節(jié)門葉1→中節(jié)門葉2→底節(jié)門葉→支鉸裝置。安裝時(shí)用卷揚(yáng)機(jī)水平牽引每件設(shè)備至安裝地點(diǎn)進(jìn)行吊裝。

安裝前檢查該閘門的構(gòu)件、零部件或設(shè)備總成是否齊全，在運(yùn)輸、存放過程中是否變形和損傷。檢查各轉(zhuǎn)動(dòng)部件并加注潤滑脂。

2.2 吊裝結(jié)構(gòu)及實(shí)施方案

由于工作閘室閉孔呈孤島態(tài)勢，汽車吊等設(shè)備無作業(yè)空間無法吊裝，故只能采用在閘室預(yù)埋的數(shù)個(gè)吊點(diǎn)合理布置卷揚(yáng)設(shè)備進(jìn)行吊裝安裝。本次安裝吊裝作業(yè)設(shè)備布置2臺5t卷揚(yáng)機(jī)、2臺10t卷揚(yáng)機(jī)和2組50t滑輪組，轉(zhuǎn)向滑輪為8t單片滑輪若干，卷揚(yáng)設(shè)備布置在EL300.000和EL330.625高程合適位置并制設(shè)導(dǎo)向支撐點(diǎn)掛設(shè)導(dǎo)向滑輪。啟閉機(jī)平臺吊點(diǎn)平面布置如圖1所示，卷揚(yáng)吊裝結(jié)構(gòu)總體布置如圖2所示。

吊裝順序?yàn)椋褐сq裝置吊裝→門葉結(jié)構(gòu)吊裝→支臂吊裝→附件吊裝。

2.2.1 支鉸裝置吊裝

鉸座與鉸鏈已組裝，該裝置重約29.55t。吊點(diǎn)埋設(shè)如圖3。支鉸裝置運(yùn)抵后，調(diào)整成閉門狀態(tài)固定，分別吊裝。在啟閉機(jī)平臺2個(gè)預(yù)設(shè)孔洞掛設(shè)50t滑輪組，相應(yīng)鋼梁預(yù)埋吊點(diǎn)高程EL323.000處設(shè)置土扒桿掛設(shè)50t滑輪組；泄洪洞底部EL300.000和EL323.000合適位置布設(shè)5t和10t卷揚(yáng)設(shè)備并設(shè)置導(dǎo)向支撐點(diǎn)掛導(dǎo)向滑輪穿鋼絲繩。吊裝前，用導(dǎo)鏈將支鉸裝置角度調(diào)整好，2臺卷揚(yáng)機(jī)配合工作保證支鉸裝置狀態(tài)，支鉸吊至安裝高程后，用導(dǎo)鏈作側(cè)向牽引就位，示意圖如圖4。

2.2.2 門葉吊裝

支鉸中心至門葉外弧面曲率半徑設(shè)計(jì)值16000㎜。以支鉸中心為圓心，R16030㎜為半徑畫弧，在底坎及每節(jié)門葉高度范圍的側(cè)軌兩側(cè)各焊2塊擋塊作門葉支撐用。因下支臂與褲叉在工廠已制作成整體，且支臂端頭板也已焊接，門葉與支臂定位時(shí)需要預(yù)留安裝調(diào)整間隙，故門葉安裝時(shí)向上游位移30㎜，門葉全部吊裝完成、支臂吊裝就位后，用千斤頂?shù)容o助工具推移門葉至設(shè)計(jì)曲率半徑。底節(jié)門葉吊裝就位調(diào)整后，依次吊裝中節(jié)門葉2、中節(jié)門葉1和上節(jié)門葉。門葉吊裝如圖5所示 （此圖示出吊裝底節(jié)門葉狀態(tài)）。

2.2.3 支臂吊裝

下半支臂重量約29t。卷揚(yáng)機(jī)布置在閘室下游，利用啟閉機(jī)平臺預(yù)設(shè)的孔洞穿鋼絲繩掛設(shè)50t滑輪組，10t卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩經(jīng)轉(zhuǎn)向點(diǎn)轉(zhuǎn)向滑輪吊裝右側(cè)下半支臂調(diào)整就位，穿螺栓與下主梁組合處連接固定。然后吊裝并調(diào)整上支臂，與門葉上主梁組合處連接。再利用預(yù)設(shè)的吊點(diǎn)吊裝節(jié)點(diǎn)板及支撐桿件就位。左側(cè)支臂安裝使用對稱側(cè)孔洞，吊裝方法同右側(cè)支臂安裝。支臂吊裝如圖6所示 （支臂僅示意下半支臂吊裝狀態(tài)）。

2.3 閘門安裝技術(shù)措施

2.3.1 支鉸裝置

安裝時(shí)，要精確測定支鉸實(shí)際中心線與樣點(diǎn)中心線的誤差，控制軸承座的同心度在規(guī)范允許偏差內(nèi)。支鉸安裝允許公差與偏差應(yīng)符合如下規(guī)定：

支鉸中心對孔口中心線的距離≤±1.5mm，里程及高程≤±2.0mm，支鉸軸孔傾斜度≤L/1000，兩支鉸軸線的同軸度≤2.0mm。

2.3.2 門葉結(jié)構(gòu)

門葉安裝從下往上進(jìn)行，吊裝完成然后調(diào)整弧面，并用弦長大于1.5m的樣板檢查面板的弧度，檢查合格后按照焊接工藝要求焊接需要焊接的連接部位。

安裝焊接完成后，在無水封阻力干擾條件下檢查閘門的運(yùn)行情況，察看閘門在不同位置時(shí)門葉中心線與孔口中心線的偏差；閘門在運(yùn)行過程中有無振動(dòng)、爬行現(xiàn)象；各連接部位有無異響等。

弧門所有拼裝、焊接、調(diào)整工作完成后，再安裝水封以及側(cè)輪等附件。用液壓啟閉機(jī)將閘門提出門槽范圍，搭設(shè)操作平臺進(jìn)行水封及側(cè)輪等附件的安裝。

水封裝置在弧門門體與液壓啟閉機(jī)連動(dòng)運(yùn)行后，邊提升邊安裝，應(yīng)先將橡皮按需要的長度黏結(jié)好，再與水封壓板一起配鉆制孔。橡膠水封的螺栓孔使用專用水封鉆頭鉆孔，其水封孔徑比螺栓直徑小1mm，嚴(yán)禁采用沖壓法和熱燙法加工。

弧形閘門安裝完畢后，拆除所有安裝用的臨時(shí)焊件，修整好焊縫，清除埋件表面和門葉上的所有雜物，在各轉(zhuǎn)動(dòng)部位按施工圖紙要求灌注潤滑脂。

2.3.3 安裝工藝流程及質(zhì)量要素

閘門安裝工藝流程如圖7所示，閘門安裝質(zhì)量控制見表1。

圖7 閘門安裝工藝流程

2.4 液壓啟閉機(jī)安裝技術(shù)措施

啟閉機(jī)油缸支座縱橫向中心線與實(shí)際測得的起吊中心線的距離不超過±2mm；高程相對于吊耳中心不得超過±5mm。

檢查清洗泵站油箱，相關(guān)部位注潤滑油，吊裝液壓缸進(jìn)行固定。油箱依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝。

管路的安裝應(yīng)符合GB8564規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，采用現(xiàn)場配管，管道布局應(yīng)清晰合理。管接頭焊前應(yīng)對坡口及附近20mm范圍內(nèi)的內(nèi)外壁進(jìn)行處理，清除油、水、漆及毛刺等。所有對接及法蘭焊縫均采用氬弧焊。經(jīng)配管預(yù)安裝合格的液壓管路系統(tǒng)，先不與泵站和油缸連接，須用液壓泵對管路進(jìn)行有壓連續(xù)循環(huán)沖洗。管路與啟閉機(jī)連接完成后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，檢查管路系統(tǒng)漏油，滲油情況。充油時(shí)應(yīng)排除空氣；分別使油泵在工作壓力的25%、50%、75%和100%情況下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min，檢查其振動(dòng)、雜音及溫度。

表1 閘門安裝質(zhì)量控制

上述工作完成后進(jìn)行液壓啟閉機(jī)試運(yùn)行：①活塞桿吊頭不與閘門連接，全行程往復(fù)動(dòng)作3次，用以排除油缸和管路中的空氣，并檢驗(yàn)泵組、閥組及電氣操作系統(tǒng)的正確性和油缸有無爬行現(xiàn)象。②活塞桿吊頭與閘門連接好后在無水情況下，先手動(dòng)操作升降閘門，檢查閘門有無卡阻現(xiàn)象，并記錄閘門全開時(shí)間和油壓值，然后采用自動(dòng)系統(tǒng)控制進(jìn)行啟門和閉門工況的全行程往復(fù)動(dòng)作3次，整定和調(diào)整好高度顯示儀、限位開關(guān)和電氣元件的數(shù)據(jù)和動(dòng)作位置，檢測電動(dòng)機(jī)的電流、電壓和油壓的數(shù)據(jù)及全行程啟、閉的運(yùn)行時(shí)間。試驗(yàn)壓力應(yīng)符合施工設(shè)計(jì)要求。③在動(dòng)水情況下，進(jìn)行閘門和液壓啟閉機(jī)的功能性試驗(yàn)，檢查水封的漏水量和閘門在升降過程中有無振動(dòng)；檢測電動(dòng)機(jī)的電流、電壓和油缸內(nèi)的油壓及全行程啟、閉運(yùn)行時(shí)間。

3 結(jié)語

潘口水電站泄洪洞弧形工作閘門及液壓啟閉機(jī)設(shè)備因閘室已閉孔，且受運(yùn)輸路線、吊裝空間等條件限制，安裝方案經(jīng)過多次研究論證，設(shè)備吊裝中采取了很多措施?？偨Y(jié)其安裝過程有許多可借鑒之處，可作為潛孔式弧形工作門安裝方案之典型范例。

[1]DL/T5018-2004水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中華人民共和國電力工業(yè)部，2004.

[2]二灘水電站550WM水輪機(jī)采用工藝座環(huán)預(yù)裝蝸殼的經(jīng)驗(yàn)[C]//第13次中國水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會論文集，1997.

[3]潘口水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的采購管理[C]//水利工程閘門啟閉機(jī)設(shè)備與監(jiān)控技術(shù)?？?010.