張 普 風(fēng)， 陳 苗， 蔣 天 國

(中國水利水電第五工程局有限公司 機(jī)電制造安裝分局，四川 成都 610066)

1 概 述

錦屏二級(jí)水電站利用雅礱江下游河段錦屏大河灣的天然落差，截彎取直，通過各長16.6 km的4條引水隧洞(開挖洞徑達(dá)13 m)，獲得水頭約310 m用于發(fā)電。地下發(fā)電廠房位于雅礱江錦屏大河灣東端的大水溝，采用一洞一室兩機(jī)布置形式，共安裝8臺(tái)單機(jī)容量60萬kW的混流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為480萬kW。在4條引水隧洞末端各設(shè)一座上游差動(dòng)式調(diào)壓室，每個(gè)調(diào)壓室設(shè)兩孔平面滑動(dòng)事故閘門，事故閘門通過9 000 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)靜水啟動(dòng)水閉。

固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的單吊點(diǎn)啟門力為9 000 kN，揚(yáng)程為118 m，目前為世界同類最大(圖1)。啟閉機(jī)機(jī)架分兩件制造，兩件尺寸分別為7.96 m×3.15 m×2.56 m和7.96 m×2.85 m×2.35 m，通過連接板連成整體，最大件重量約為16.7 t。啟閉機(jī)卷筒直徑為3 m，卷筒裝置尺寸為φ3.46 m×5.8 m，重量為48.6 t。啟閉機(jī)的鋼絲繩直徑為52 mm，長度為3 300 m，重量約45 t。動(dòng)滑輪裝置(組)重15.6 t，滑輪倍率為12。

該固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)安裝于高約13 m、寬約22 m的差動(dòng)式調(diào)壓室(洞室)內(nèi)，其安裝存在較大難度；尤其是鋼絲繩的安裝(直徑為52 mm、長度為3 300 m、重量為45 t)難度最大。

圖1 9 000 kN卷揚(yáng)機(jī)示意圖

2 安裝重點(diǎn)

(1)由于鋼絲繩直徑為52 mm、長度為3 300 m、重量為45 t，在穿繞到啟閉機(jī)雙纏繞卷筒的過程中，極易產(chǎn)生扭曲和脫落，安全隱患與風(fēng)險(xiǎn)最大，應(yīng)做為重點(diǎn)而予以特別關(guān)注；

(2)啟閉機(jī)卷筒直徑為3 m，卷筒裝置尺寸為φ3.46 m×5.8 m，重48.6 t，安裝于高約13 m、寬約22 m的洞室內(nèi)，吊裝空間受限，吊裝成難題；

(3)工期緊張，能否順利完成9 000 kN卷揚(yáng)機(jī)安裝，將直接影響錦屏二級(jí)水電站2012年充水發(fā)電的目標(biāo)；

(4)閘門檢修門槽尚未完成鎖定平臺(tái)澆筑(圖2)，不具備先將動(dòng)滑輪組與鋼絲繩連接，再將閘門與滑輪組連接的條件。由于啟閉機(jī)動(dòng)滑輪組的上吊耳板與閘門吊耳板為穿軸連接，若滑輪組吊耳孔與閘門吊耳孔稍有偏差，連接軸則不能穿過。此時(shí)正在進(jìn)行檢修門槽土建施工，閘門只能放在檢修門槽的上游側(cè)，而不能放在9 000 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的正下方。

3 安裝方案

鑒于該臺(tái)單吊點(diǎn)啟門力為9 000 kN的固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)尚無成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，經(jīng)反復(fù)論證，最終決定采用先將閘門與滑輪組連接，再利用閘門井(高度為131.8 m)釋放卷繞鋼絲繩，最后將鋼絲繩穿過滑輪組、固定在卷筒上的安裝方案。

圖2 位于高程1 680 m的上游調(diào)壓室閘門檢修門槽示意圖

4 過程控制

4.1 啟閉機(jī)卷筒裝置的吊裝

啟閉機(jī)卷筒、機(jī)架等部件通過上游調(diào)壓室交通洞被運(yùn)到上游調(diào)壓室(洞頂高度為13 m)內(nèi)的1 696.5 m高程平臺(tái)，而后進(jìn)行組裝。采用200 t汽車起重機(jī)吊裝卷筒裝置，吊裝時(shí)吊車回轉(zhuǎn)中心距洞室軸線約為9 m，吊車主臂長度為17.6 m，在吊車工作幅度為10～11 m時(shí)允許起吊59 t(大于卷筒裝置總重量48.6 t)，主臂傾角約53°(吊裝平面布置圖、吊裝立面圖在此略去)，經(jīng)過試吊并檢查起重機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)主要部位和整機(jī)穩(wěn)定性等未見異常，確認(rèn)安全，而后正式進(jìn)行起重作業(yè)(圖3)。

圖3 卷筒吊裝圖

4.2 鋼絲繩的安裝

(1)準(zhǔn)備。 將閘門吊至檢修平臺(tái)上游，利用吊車把動(dòng)滑輪組按其使用狀態(tài)吊到閘門吊耳部位，使動(dòng)滑輪組的吊耳板與閘門吊耳板對(duì)正并穿軸，再用鎖扣和鋼絲繩將動(dòng)滑輪組與門葉固定。圍繞動(dòng)滑輪組搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)，以保證工作人員進(jìn)行鋼絲繩穿繞等工作的安全(圖4、5)。

圖4 工作平臺(tái)搭設(shè)示意圖

(2)卷繩。 在上游調(diào)壓室1 696.5 m高程平臺(tái)上，利用汽車起重機(jī)把啟閉機(jī)的鋼絲繩整卷吊至專用放繩架(帶制動(dòng)功能為宜)上，以保證鋼絲繩能順利放出而不打扭。根據(jù)鋼絲繩在卷筒上的卷繞方向，先用麻繩把鋼絲繩繩頭拉住，從放繩架上緩緩放繩，直至能用壓板將鋼絲繩繩頭固定在卷筒(左)上，再開動(dòng)啟閉機(jī)收繩，放繩架由人工放繩，把鋼絲繩全部卷到卷筒(左)上。在鋼絲繩收、放過程中，需由專人負(fù)責(zé)控制放繩速度，以防止鋼絲繩因過松而打扭(圖6、7、8)。

圖5 滑輪組與閘門連接示意圖

圖6 放繩架放繩示意圖

圖7 鋼絲繩放繩架圖

圖8 鋼絲繩卷繩示意圖

(3)“小繩帶大繩”完成穿繩。 在1 696.5 m高程平臺(tái)布置一臺(tái)5 t慢速卷揚(yáng)機(jī)，將該卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩(φ22，已經(jīng)核算受力與長度)穿過動(dòng)滑輪組、定滑輪組及平衡輪，將φ22鋼絲繩繩頭與φ52鋼絲繩繩頭借助一M24螺母(已經(jīng)核算受力)焊接相連。啟動(dòng)5 t卷揚(yáng)機(jī)，通過“小繩帶大繩”完成9 000 kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的穿繩工作。應(yīng)特別注意鋼絲繩連接繩頭進(jìn)入滑輪時(shí)有無卡阻，應(yīng)及時(shí)做引導(dǎo)(圖9、10)。

圖9 “小繩帶大繩”穿繩示意圖

(4)當(dāng)φ52鋼絲繩完全穿過動(dòng)滑輪、定滑輪及平衡輪后，關(guān)閉5 t固定式卷揚(yáng)機(jī)并解開φ52鋼絲繩與φ22鋼絲繩的連接，將φ52鋼絲繩繩頭拉到上游調(diào)壓室平臺(tái)，用鎖扣將繩頭固定在卷筒(右)的機(jī)架上(暫不固定到卷筒上)。開動(dòng)啟閉機(jī)卷繩，直到鋼絲繩受動(dòng)滑輪重力后再升高少許，使固定動(dòng)滑輪組的鋼絲繩松動(dòng)，拆卸固定用的鋼絲繩，使動(dòng)滑輪組自由吊于啟閉機(jī)鋼絲繩上。將臨時(shí)平臺(tái)上的人員撤離并拆掉平臺(tái)(圖11)。

圖10 鋼絲繩安裝示意圖

圖11 繩頭固定示意圖

(5)開動(dòng)啟閉機(jī)卷繩，將閘門吊離檢修平臺(tái)，使閘門處于自由懸空狀態(tài)(圖12)。

圖12 閘門吊離檢修平臺(tái)示意圖

(6)開動(dòng)啟閉機(jī)放繩，讓閘門落到門槽底檻上，直到卷筒上的鋼絲繩放盡。將鋼絲繩繩頭按照設(shè)計(jì)要求固定在卷筒(右)上，解開機(jī)架上固定鋼絲繩的鎖扣，此時(shí)，鋼絲繩的兩個(gè)繩頭已按設(shè)計(jì)要求分別固定在卷揚(yáng)機(jī)上(圖13)。

圖13 繩頭安裝完成示意圖

(7)開動(dòng)啟閉機(jī)卷繩，將閘門提至最大行程高度。開動(dòng)啟閉機(jī)放繩，將閘門落到門槽底檻上，直到卷筒上的鋼絲繩放盡。如此反復(fù)多次，有效地釋放了鋼絲繩的扭曲勢(shì)能。至此，啟閉機(jī)鋼絲繩安裝全部完成(圖14、15)。

圖14 啟閉機(jī)卷繩示意圖

圖15 閘門提升圖

5 結(jié) 語

通過采用先將閘門與滑輪組連接，再通過閘門井(高度為131.8 m)空間，利用啟閉機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)釋放、卷繞鋼絲繩，最后將鋼絲繩穿過滑輪組、固定在卷筒上的安裝方案，順利完成了錦屏二級(jí)水電站上游調(diào)壓室1#井事故閘門及啟閉機(jī)的安裝任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了錦屏二級(jí)水電站2012年“一洞雙機(jī)”目標(biāo)。

通過上述安裝方案的實(shí)施，確認(rèn)其值得安裝類似大型固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)借鑒。