南歐江五級(jí)水電站沖沙底孔事故閘門(mén)設(shè)計(jì)

胡小光 陳子華

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

南歐江五級(jí)水電站是老撾南歐江梯級(jí)電站中規(guī)模最大的電站，它采用壩后式廠房開(kāi)發(fā)。五級(jí)電站正常蓄水位441 m，相應(yīng)庫(kù)容3.35×108m3，校核洪水位441.918 m，相應(yīng)庫(kù)容3.5×108m3，死水位430 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容1.42×108m3，具有調(diào)節(jié)性能，最大壩高74 m，總裝機(jī)容量240 MW。沖沙底孔金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由1孔1扇沖沙底孔事故門(mén)和1孔1扇工作門(mén)組成。

2 設(shè)計(jì)方案

南歐江五級(jí)電站的沖沙底孔事故閘門(mén)設(shè)置的主要用途為：當(dāng)沖沙底孔工作閘門(mén)或沖沙底孔段發(fā)生事故或需要檢修時(shí)動(dòng)水下門(mén)擋水。

閘門(mén)孔口尺寸為4 m×6 m，淤沙高度為6 m(1倍孔口高)，為潛孔式定輪閘門(mén)，底檻高程為385.00 m，正常高水位為441.00 m，按正常高水位設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭為56 m。閘門(mén)的操作條件為：采用加重塊動(dòng)水下門(mén)，利用充水閥充水平壓后靜水啟門(mén)。因現(xiàn)場(chǎng)有條件，并考慮最優(yōu)化利用設(shè)備，啟閉機(jī)共用進(jìn)水口1 600 kN雙向門(mén)機(jī)(軌上揚(yáng)高12 m/揚(yáng)程40 m)，并配拉桿進(jìn)行操作，見(jiàn)圖1。

3 門(mén)葉設(shè)計(jì)

沖沙底孔事故門(mén)主要由門(mén)葉結(jié)構(gòu)、主輪、水封、反向支承、充水閥及加重塊組成。沖沙底孔事故門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按NB 35055水電工程鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定。面板厚度δ=16 mm，閘門(mén)結(jié)構(gòu)材料采用Q345B，主輪材料為ZG35CrMo進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。主輪鑄件需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,調(diào)質(zhì)處理后[σs]=5.5×10 N·m。輪子踏面淬火后硬度HB=240～270，踏面下100 mm處HB≥210。設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

閘門(mén)采用鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)，門(mén)頂設(shè)充水閥，主梁采用焊接T型，支承采用帶滾動(dòng)軸承的滾輪支承，頂、側(cè)水封采用“P”型水封，底水封為板型水封。閘門(mén)共分為2節(jié)制造、運(yùn)輸，在工地焊接連成整體。為防止泥沙進(jìn)入閘門(mén)梁格及門(mén)槽中，采用上游面板上游止水?？紤]安裝時(shí)方便調(diào)整閘門(mén)輪子保持同一踏面，主輪采用可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的偏心輪，閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)流時(shí)，為減小門(mén)底負(fù)壓并防止發(fā)生空蝕，按規(guī)范要求，閘門(mén)底緣下游傾角設(shè)計(jì)成大于30°,見(jiàn)圖2。

表1 沖沙底孔事故門(mén)門(mén)葉主要構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算成果

4 門(mén)槽設(shè)計(jì)

與主輪材料對(duì)應(yīng)，主軌材料為ZG35CrMo。主輪軌道表面淬火，淬火深度不低于10 mm,軌道踏面需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,軌道踏面硬度為HB=270～300，踏面下10 mm處HB≥210。設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 沖沙底孔事故門(mén)門(mén)槽主要構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算成果

5 防腐設(shè)計(jì)

由于受水下潮濕環(huán)境的不利影響，沖沙底孔事故閘門(mén)容易受到腐蝕破壞，所以必須對(duì)閘門(mén)進(jìn)行有效的防腐，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的防腐嚴(yán)格按《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。對(duì)閘門(mén)部分，先對(duì)底層噴砂除銹后進(jìn)行熱噴鋅處理，再噴環(huán)氧磷酸鋅封閉，之后噴涂環(huán)氧云鐵防銹漆作為中間漆，最后噴丙稀酸聚氨酯漆作為面漆，以此來(lái)使閘門(mén)得到有效的保護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

南歐江五級(jí)沖沙底孔事故閘門(mén)設(shè)計(jì)水頭高，過(guò)流流速大，工況復(fù)雜，設(shè)計(jì)中充分考慮了以上這些因素，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算，保證各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范允許的范圍，確保各部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠；借鑒其他相似水電站的寶貴經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)此閘門(mén)的具體運(yùn)行要求，確定了閘門(mén)、門(mén)槽的型式，合理配備了閘門(mén)啟閉設(shè)備，滿足大型電站的安全運(yùn)行要求。

目前南歐江五級(jí)水電站所有機(jī)組均已發(fā)電，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備均已投入運(yùn)行，閘門(mén)水封良好，啟閉靈活可靠，運(yùn)行狀況良好，該閘門(mén)的設(shè)計(jì)較好的為其他高水頭平板事故閘門(mén)的設(shè)計(jì)提供了參考和經(jīng)驗(yàn)。