鹽鍋峽水電站溢流門自動(dòng)啟閉機(jī)改造及應(yīng)用

董曉寧，張順真

（甘肅鹽鍋峽發(fā)電有限公司，甘肅 臨夏 731601）

鹽鍋峽水電站位于甘肅省永靖縣境內(nèi)的黃河干流上，距上游劉家峽水電站33 km，下游蘭州市約70 km.電站于1958年9月27日動(dòng)工修建，1961年11月18日第1臺機(jī)組（4號機(jī)組）投產(chǎn)發(fā)電，1975年11月15日8臺機(jī)組全部建成，總裝機(jī)容量352 MW（8×44 MW），1990年和1998年分別擴(kuò)建了9號、10號機(jī)組，隨后逐年逐臺進(jìn)行增容改造。目前經(jīng)擴(kuò)建增容后至509.6 MW（8×51.2 MW+2×50 MW）。

1 概述

鹽鍋峽水電站工程樞紐由右岸溢流壩、左岸擋水壩、壩后式廠房及廠房和壩體之間設(shè)置的110 kV升壓站4部分組成，大壩全長321 m，最大壩高57.2 m，設(shè)計(jì)總庫容量2.20億m3，現(xiàn)實(shí)際庫容4 000萬m3。電站共有6扇溢流壩工作閘門，1扇溢流壩檢修閘門，為露頂式平面鋼閘門，位于大壩右岸，從左至右1～6號依次布置。其中最右岸溢洪道（第6孔）為非常溢洪道，原設(shè)計(jì)規(guī)定1～5孔溢流閘門全部開啟后方可使用第6孔非常溢洪道。

鹽鍋峽水電站溢流閘門底坎高程1 609.00 m，門頂高程1 620.00 m，壩頂高程1 624.20 m.溢流壩工作閘門和檢修閘門均由 2×62.5/10 t壩頂門式起重機(jī)通過拉桿連接進(jìn)行啟閉,從工作人員進(jìn)入門機(jī)進(jìn)行操作到門機(jī)掛鉤和工作閘門進(jìn)行連接，啟閉過程繁雜，啟閉時(shí)間長[1]，不滿足溢流門迅速啟閉的要求，對鹽鍋峽水電站防汛度汛工作造成了極大的隱患。2019年底，對鹽鍋峽水電站1～5號溢流壩工作閘門啟閉方式進(jìn)行了改造，增設(shè)固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，按照1門1機(jī)配置，實(shí)現(xiàn)閘門現(xiàn)地/遠(yuǎn)程自動(dòng)啟閉操作[2]。改造后溢流工作閘門和溢流門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)技術(shù)參數(shù)詳見表1、表2。

表1 1～5號溢流工作閘門技術(shù)參數(shù)

表2 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 溢流門啟閉機(jī)的改造

本次溢流門改造范圍為溢流壩1～5號溢流工作閘門啟閉機(jī)，改造新增設(shè)備主要包括溢流壩工作閘門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)起升機(jī)構(gòu)、鋼支架、平衡梁、機(jī)罩（含專用吊具）、應(yīng)急操作機(jī)構(gòu)及配套的控制系統(tǒng)。

2.1 起升機(jī)構(gòu)

起升機(jī)構(gòu)為雙吊點(diǎn)布置，其卷揚(yáng)系統(tǒng)由2套雙聯(lián)卷筒、2套臥式硬齒面減速器、2套工作制動(dòng)器、2套安全制動(dòng)器、2臺三相交流變頻電動(dòng)機(jī)、2套定滑輪組、2套平衡滑輪組以及2套吊具等部件組成。電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)減速器帶動(dòng)雙聯(lián)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)以卷放鋼絲繩，鋼絲繩通過滑輪系統(tǒng)使動(dòng)滑輪升降以達(dá)到閘門的啟閉。起升機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

（1）采用全封閉傳動(dòng)，雙吊點(diǎn)采用機(jī)械同步軸剛性同步控制。

（2）卷筒采用短軸型式，其中一端卷筒軸經(jīng)滾動(dòng)軸承支承于軸承座上，另一端通過卷筒聯(lián)軸器與減速器低速軸相連，以適應(yīng)卷筒的安裝誤差和重載變形。

（3）鋼絲繩的纏繞方式為單層纏繞，卷筒為螺旋繩槽。

（4）在平衡滑輪座處設(shè)軸銷式荷重傳感器，用于起升載荷的信號輸出。

（5）高度指示限位器裝在卷筒軸上。高度指示限位器及顯示儀用于上下極限位置控制和顯示閘門的開度。

（6）減速器高速軸端裝有一套電力液壓塊式制動(dòng)器，用于工作制動(dòng)，卷筒一端安裝一臺液壓鉗盤式制動(dòng)器，用于安全制動(dòng)。

2.2 平衡梁

由于壩頂門機(jī)軌上揚(yáng)程限制，為降低壩頂鋼支架高度，固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)動(dòng)滑輪直接作為平衡梁上吊耳，吊點(diǎn)間距8 300 mm，下吊耳與工作閘門連接，吊點(diǎn)間距12 700 mm。上下吊耳中心距1 700 mm。平衡梁為箱型截面[3]，采用Q345C材料。每臺固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)1根，共5根平衡梁。

2.3 鋼支架

鋼支架布置于閘墩頂部，支架基礎(chǔ)板通過化學(xué)錨栓固定，每個(gè)鋼支架立柱布置22個(gè)直徑24 mm的化學(xué)錨栓，單根保證拉力不低于64 kN。每個(gè)鋼支架4個(gè)立柱共布置88個(gè)化學(xué)錨栓。鋼支架采用實(shí)腹式梁系結(jié)構(gòu)。機(jī)架由頂部結(jié)構(gòu)、立柱和水平連接系等組成。機(jī)架材料采用Q345C。機(jī)架結(jié)構(gòu)按照正常運(yùn)行工況和地震工況計(jì)算，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和最大撓度均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

2.4 應(yīng)急操作機(jī)構(gòu)

固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)應(yīng)急操作機(jī)構(gòu)型號為MQHGTD—50—CL，為獨(dú)立的設(shè)備，該系列油泵的工作介質(zhì)為L-HM46號抗磨液壓油，冬季換用L-HM32號抗磨液壓油，應(yīng)急提落1～5號溢流門工作過程中連接固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行使用。

3 設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)

溢流門閘門的正常穩(wěn)定運(yùn)行，是保證整個(gè)水電站安全的關(guān)鍵，因此，對溢流門啟閉機(jī)設(shè)備的維護(hù)，是水電站設(shè)備維護(hù)必不可少的一部分。對于溢流門啟閉機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）齒輪減速器[4]檢修。對行星齒輪分解、清掃、檢查，保證行星齒輪輪齒完整無損傷，齒面無嚴(yán)重磨損；聯(lián)軸器中心誤差，傾斜度不得超過2 mm/m；同心性誤差為0.05～0.10 mm。

（2）鋼絲繩及卷筒清掃注油。檢查鋼絲繩無脫槽、打結(jié)、壓傷、斷絲或斷股現(xiàn)象，檢查鋼絲繩螺栓壓板是否緊固，是否有雙螺母防松裝置，油泥清理干凈，潤滑油涂抹均勻。

（3）機(jī)座檢查處理、除銹噴漆。機(jī)座鋼結(jié)構(gòu)完好，表面清理干凈，露出金屬本色，涂刷紅丹防銹漆，防腐層無流掛、皺皮現(xiàn)象。

（4）同步軸齒形聯(lián)軸節(jié)分解、清掃、檢查，確保輪齒完整無損傷，齒面無嚴(yán)重磨損。

（5）對液壓泵站、小推動(dòng)器檢查。保證液壓泵站內(nèi)無漏油，液壓系統(tǒng)動(dòng)力泵站內(nèi)部無漏油，內(nèi)部螺栓未松動(dòng)，推動(dòng)器上下移動(dòng)正常，推動(dòng)器內(nèi)部無漏油。

（6）制動(dòng)器檢查，確定制動(dòng)器上的螺母、開口銷、定位板齊全、無松動(dòng)，杠桿及彈簧無裂紋，制動(dòng)輪上的銷釘螺栓及緩沖墊圈齊全、無松動(dòng).

（7）應(yīng)急操作機(jī)構(gòu)，在全廠失電或壩頂1～5號溢流門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)失電且需要緊急提落溢流門時(shí)，將應(yīng)急操作機(jī)構(gòu)與壩頂1～5號溢流門固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)進(jìn)行連接，打開換向球閥A和換向球閥B，緩慢打開啟閉機(jī)制動(dòng)器的手動(dòng)裝置，觀察溢流門提落狀況。

4 改造后效果分析

鹽鍋峽水電站溢流門啟閉機(jī)設(shè)計(jì)改造工程于2019年10月11日設(shè)計(jì)施工，2020年12月25日全部完工。

設(shè)備改造之前，采用傳統(tǒng)的壩頂 2×62.5/10 t門式起重機(jī)對1～6號溢流閘門進(jìn)行提落。工作過程為運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人下發(fā)溢流閘門提落門命令，操作人員接收命令后辦理溢流門提落操作票，投入壩頂門式起重機(jī)電源，檢查各部件正常后在起重指揮人員的指揮下司機(jī)將門式起重機(jī)移至所提溢流門相應(yīng)位置，3～4人同時(shí)操作進(jìn)行門式起重機(jī)掛鉤與溢流門拉桿連接，將溢流門提落至運(yùn)行值班負(fù)責(zé)人允許的開度。溢流門提落作業(yè)耗時(shí)費(fèi)力且存在較大的安全隱患。

設(shè)備改造完成后，對各安裝項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際檢測，確定各項(xiàng)安裝指標(biāo)符合規(guī)范中各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。對1～5號溢流門分別進(jìn)行了溢流門啟閉機(jī)閘門現(xiàn)地/遠(yuǎn)程動(dòng)水自動(dòng)啟閉操作試驗(yàn)，確定溢流門閘門提落正常。溢流門現(xiàn)地提落操作由電氣操作人員配合開關(guān)動(dòng)作溢流門提落按鈕進(jìn)行起落，機(jī)械維護(hù)人員配合檢查溢流門實(shí)際提落情況，試驗(yàn)確定開關(guān)動(dòng)作過程與溢流門提落情況一致，遠(yuǎn)程操作過程起升高度精確，控制靈活，閘門同步性良好，5套啟閉機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，液壓系統(tǒng)動(dòng)力泵工作壓力穩(wěn)定。設(shè)備改造后，現(xiàn)地操作由兩人完成，遠(yuǎn)程操作由集控中心進(jìn)行操作，省時(shí)省力且大大降低了作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

水電站閘門與啟閉機(jī)在我國水利水電建設(shè)行業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。鹽鍋峽水電站1～5號溢流門2×800 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的應(yīng)用，提高了水電站大壩的安全穩(wěn)定運(yùn)行管理和防汛應(yīng)急響應(yīng)能力[5]，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。