龐 江

(南充水利電力建筑勘察設(shè)計研究院,四川南充,637000)

廣安涼灘電站二期工程位于廣安市廣安區(qū)廣興鄉(xiāng)消溪場下游約 7km的涼灘大壩處,為渠江干流梯級開發(fā)的第三級,上銜風(fēng)洞子,下接四九灘。電站距廣安市區(qū) 60km。二期工程電站裝機容量2×10MW,引水流量 319.6m3/s,保證出力4.402MW,多年平均發(fā)電量 9247萬 kW.h,多年平均利用小時數(shù) 4623h。設(shè)計總工期 20個月。工程靜態(tài)總投資 17242.92萬元。其尾水事故檢修門為雙向支承、雙向止水類平面閘門,結(jié)構(gòu)布置較一般平面閘門復(fù)雜,制作、安裝精度較高,本文介紹如下。

1 門葉結(jié)構(gòu)設(shè)計

該工程尾水事故檢修門運行特性為:當機組出現(xiàn)事故時,閘門為事故門運行工況,要求快速下門,截斷水流;當機組檢修時,閘門為檢修門運行工況,攔截尾水,保證機組正常檢修。根據(jù)此運行特性,該事故檢修門采用雙向支承鋼閘門,下游側(cè)為定輪支承(事故門工況),上游側(cè)為滑道支承(檢修門工況),雙吊點啟吊。閘門的特性見表 1。

表 1 涼灘電站二期工程尾水事故檢修閘門技術(shù)特性

為了滿足運輸要求并方便安裝,本閘門門葉分 3節(jié)制造,運抵現(xiàn)場后拼裝成整體。閘門節(jié)間采用連接軸支鉸連接,出廠前應(yīng)在廠內(nèi)預(yù)組裝。上節(jié)門葉高 3.47m,其中吊耳高 0.62m,中節(jié)門葉高 2.85m,下節(jié)門葉高 2.85m,組裝后的門葉總高度為 9.18m。門葉采用焊接結(jié)構(gòu),面板布置在上游,每節(jié)門葉設(shè) 3根實腹式組合工字主梁及 4根縱隔板。主橫梁為變截面梁,支承于雙腹板式邊縱梁。雙腹板邊縱梁用于支承嵌設(shè)于之間的(即輪箱式的)滾輪,其外側(cè)的腹板為通長結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)的腹板在與主橫梁相交處斷開而分段設(shè)置,支承于主橫梁上。兩個腹板共用一個翼緣板,翼緣板為通長結(jié)構(gòu)。縱隔板兼作豎直次梁支承于主橫梁上。水平次梁為連續(xù)梁,通過縱隔板上的預(yù)留孔并支承在縱隔板上。

為滿足機組出現(xiàn)事故時閘門在動水中快速下門的特性,該閘門下游側(cè)采用定輪支承,閘門邊梁采用雙腹板邊縱梁結(jié)構(gòu)。當機組檢修時,閘門為靜水啟閉,擋下游尾水,采用滑道支承。由于本閘門采用雙向止水,滾輪采用自潤滑球面調(diào)心軸承,同時采用雙向支承,止水與支承布置在同一側(cè),因此在閘門支承結(jié)構(gòu)及門槽深度上,需要較大的尺寸。為保證門槽的寬深比在規(guī)范規(guī)定的較優(yōu)取值范圍內(nèi),上下游的滑動支承和定輪支承布置在同一位置,即支承跨度相同。對于滑道支承的單腹板邊縱梁結(jié)構(gòu)閘門,滑道支承位置與邊縱梁腹板布置在同一位置,受力狀況是最好的。而本事故檢修門采用雙腹板邊縱梁結(jié)構(gòu),由于上下游支承的跨度相同,使得上游滑道的支承點不能布置在邊縱梁位置,只能布置在雙腹邊縱梁雙腹板之間的中間位置。一般閘門受力的傳遞應(yīng)該是面板→主橫梁→邊縱梁→支承系統(tǒng),而本事故檢修門的受力傳遞為面板→主橫梁→邊縱梁→面板→支承系統(tǒng),顯然這樣的受力狀態(tài)是不好的。為了解決一這問題,在布置滑道位置處設(shè)滑道加強板,并布置滑道加勁板與邊縱梁雙腹板及滑道加強板焊接,這樣水壓力就能通過滑道加強板和滑道加勁板,很好地傳給支承系統(tǒng)。

圖 1 檢修閘門支承(雙腹板中心)

2 支承行走機構(gòu)的選擇

平面閘門的行走支承形式,按閘門啟閉時的阻力分滑動式行走支承和滾動式行走支承兩大類。本閘門具有兩種運行工況:第一種工況為快速事故門,當機組出現(xiàn)事故時,支承設(shè)于下游側(cè),采用定輪支承,選用龍溪軸承股份有限公司生產(chǎn)的自潤滑球面滑動軸承。其定輪裝置見圖 2。

圖 2 檢修閘門定輪裝置

球面滑動軸承裝配時,必須在軸承及軸承周圍空間填加潤滑脂。潤滑脂應(yīng)采用軸承廠提供的2號鋰基脂,裝配工藝按軸承廠的要求執(zhí)行。本定輪裝置采用偏心軸,安裝時應(yīng)通過偏心軸調(diào)整,使各滾輪踏面保持在同一平面,以保證安裝精度。為保證自潤滑球面滑動軸承良好的工作狀態(tài),分別在密封零件壓板(一)、壓板(二)、擋圈上采用U型密封及 O型密封結(jié)構(gòu),其主要零件結(jié)構(gòu)見圖3、圖 4所示 。

本閘門作為檢修門使用時,靜水啟閉,支承設(shè)在上游,其工作特點是擋水水頭比啟閉操作水頭大得多,因此,要求閘門的支承具有較高的承載能力。同時,為保證閘門能一次順利下閘,并盡量降低啟閉機容量,又要求支承材料具有較低的摩擦系數(shù)。據(jù)此,本閘門上游支承采用了結(jié)構(gòu)簡單,易于制造、安裝的滑動式支承。為滿足上述特性,經(jīng)過對多種支承材料的研究、比較,最后決定支承材料采用嘉興天佑機械有限公司生產(chǎn)的“TS-70C”滑塊,其材料為釘板型復(fù)合材料滑道系列油尼龍塑料合金?；瑝K許用荷載為 47kN/mm,時效摩擦系數(shù)≤0.1,靜水摩擦系數(shù) 0.08,動水摩擦系數(shù)0.055,主滑塊按等載荷布置。本閘門雙向支承布置見圖 5所示。

3 止水裝置設(shè)計

止水漏水會引起閘門振動和空蝕,導(dǎo)致閘門結(jié)構(gòu)、埋件及止水本身的破壞,影響閘門正常工作,因此必須確保閘門止水效果良好。

閘門的兩種運行工況,決定了本閘門頂、側(cè)及轉(zhuǎn)角需采用雙向止水(雙向 P60)。為保證上水嚴密并降低上水與座板之間的摩阻力,對不銹鋼座板進行了機械加工。底上水和中間上水采用條型上水,止水壓縮 5mm。為避免橡皮翻卷及壓板邊緣切割橡皮,止水壓板的邊緣加工為圓弧狀。為了減少上水與座板間的摩阻力,并提高止水的耐磨性,頂、側(cè)及轉(zhuǎn)角止水的材料均采用橡塑復(fù)合型橡皮。底止水、中間止水采用整體成型,各止水之間采用熱膠合連接,以消除止水橡膠接縫處的漏水隱患。

圖 5 雙向支承的門葉門槽關(guān)系圖

4 啟閉機選擇

啟閉機是實現(xiàn)順利下閘的重要設(shè)備,其布置與選型在工程設(shè)計中甚為重要。根據(jù)閘門的操作條件以及水工建筑物布置因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較,選用 2×1000kN雙吊點(吊點中心距為 5.28m)固定卷揚式啟閉機。該啟閉機結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力大,運行平穩(wěn)可靠且安裝維護方便。