易春

摘 要：云南省思茅地區(qū)景谷縣威遠江水電站是云南路橋公司投資的第一個水電項目工程。該工程設計周期時間短，質(zhì)量要求高，工程量控制嚴格。該研究通過介紹威遠江水電站金屬結(jié)構(gòu)設計布置方案，希望對今后同類型的電站設計具有一定的借鑒和指導意義。

關(guān)鍵詞：威遠江 金屬結(jié)構(gòu) 方案設計 參數(shù)

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0077-05

1 工程概況

1.1 工程位置

威遠江水電站位于云南省思茅地區(qū)景谷縣境內(nèi)威遠江（又稱巴景河）下游河段上，是云南路橋公司投資的第一個水電項目工程，也是威遠江干流骨干電站。電站位于思茅地區(qū)景谷縣益智鄉(xiāng)境內(nèi)，對外交通采用公路運輸，距景谷縣的公路里程為50.4 km，距普洱縣的公路里程為163.4 km，距思茅市的公路里程為211.4 km，距昆明市的公路里程為541.4 km。

1.2 裝機規(guī)模和工程等級

該電站以發(fā)電為主，采用堤壩式開發(fā)，電站裝機容量3×24MW，水庫正常蓄水位905 m，設計洪水位900.41 m，校核洪水位907.46 m，死水位880 m，總庫容2.70×108 m3，水庫為不完全年調(diào)節(jié)。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》SL252-2000的規(guī)定，本工程屬Ⅱ等大（2）型工程。攔河壩及泄洪建筑物為2級，引水系統(tǒng)和廠房為3級建筑物，次要建筑物及臨時建筑物為4級。擋水和泄洪建筑物均按100年一遇洪水設計，相應洪峰流量為3320 m3/s；按2000年一遇洪水校核，相應洪峰流量為5460 m3/s。消能防沖建筑物按50年一遇洪水設計，相應洪峰流量為1340 m3/s。廠房按100年一遇洪水設計，相應洪峰流量為3320 m3/s；200年一遇洪水校核，相應洪峰流量為3810 m3/s。

工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，主要建筑物按Ⅶ度進行工程抗震設防。

1.3 工程布置

樞紐主要由心墻堆石壩、右岸開敞式岸邊溢洪道、左岸導流隧洞、右岸泄洪（兼導流）隧洞、沖沙隧洞、引水系統(tǒng)、地面廠房、地面開敞式開關(guān)站等建筑物組成。

心墻堆石壩壩頂高程910 m，最大壩高93 m，壩頂寬8 m，壩頂長244 m，壩體上游坡1∶1.8，下游壩坡1∶1.8，粘土心墻上下游坡1∶0.2。壩體總填筑量為164×104 m3（未含上游導流圍堰）。壩體上游壩腳采用與上游導流圍堰結(jié)合的方式，圍堰頂高程859 m，上游坡1∶2.75。

開敞式岸邊溢洪道緊靠右岸壩頂布置，由引渠段、閘室控制段、泄槽段和挑流鼻坎段組成。溢洪道中心線水平總長365.043 m，其中引渠段長約80 m，引渠底板高程886 m，開挖邊坡最高約125 m左右；閘室控制段長36.466 m，溢流堰頂高程893 m，設兩個11m×12 m（寬×高）表孔，每孔設弧形工作閘門1扇；泄槽段長223.897 m，挑流鼻坎段長24.68 m，采用挑流消能。

左岸導流隧洞為圓拱直墻形，過水斷面尺寸為7 m×8.5 m（寬×高），進口底板高程828m，出口底板高程824.47 m，底坡i=5‰，洞長706.02 m，其中出口段后期改建為沖沙隧洞。

右岸泄洪（兼導流）隧洞由有壓洞段、閘門室段、無壓洞段和出口明槽及挑流鼻坎段組成。進口底板高程835 m，出口底板高程828.64 m，進口設1扇7 m×9 m（寬×高）的平板事故閘門。有壓洞段長330 m，圓形斷面，洞徑D=8.5 m，底坡i=5‰；閘室段長24 m，設置1扇7m×7 m（寬×高） 的弧形工作閘門；無壓洞段長324.275 m，圓拱直墻形斷面，過水斷面尺寸為8.6 m×10.5 m（寬×高），底坡i=1.4678%。

沖沙隧洞布置在河床左岸，采用龍?zhí)ь^型式與左岸導流隧洞結(jié)合。沖沙隧洞為圓拱直墻形斷面，過水斷面尺寸為3 m×5 m（寬×高），進口底板高程857 m，分別設置1扇3 m×3 m（寬×高）的平板事故閘門和工作閘門。

引水發(fā)電系統(tǒng)布置在河床左岸，由引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、開關(guān)站等組成。

引水系統(tǒng)采用一管三機引水方式，引用流量136 m3/s，由岸邊式進水口、引水隧洞和壓力鋼管及鋼岔管、支管組成。進水口采用岸邊式，底板高程865 m，頂部高程與壩頂高程相同，為910 m；進口設置3道4 m×15 m（寬×高） 的傾斜式攔污柵，傾角75°，采用清污機清污；進水口設1孔1扇6.5 m×6.5 m（寬×高） 的平板事故閘門，采用固定式卷揚機啟閉。引水隧洞為圓形，由上平段、斜井段和下平段組成，洞身有兩種襯砌型式，混凝土襯砌段長261.828 m，洞徑D6.5 m，鋼管襯砌段長98.533 m，主管直徑5.8 m，主、支岔管均為月牙肋岔管。

發(fā)電廠房為地面式，主廠房（含安裝間）尺寸為71.07 m×18.5 m×34.6 m（長×寬×高），內(nèi)裝三臺單機容量24MW的水輪發(fā)電機組，水輪機安裝高程為825 m，機組間距13 m，進水閥采用蝴蝶閥。安裝間布置在主廠房左側(cè)，底板高程837 m。副廠房布置在主廠房上、下游側(cè)，上游副廠房布置電氣設備以及中控室、通信、通風和休息室等；下游副廠房共二層，分別布置水、氣、油及通風設備等。

開關(guān)站布置在廠房右側(cè)的大壩下游部位，利用壩后填筑體形成的平臺作為場地，平面尺寸為65 m×32 m （長×寬），平臺高程836.8m。

1.4 水庫特征水位

校核洪水位（P=0.05%）907.46 m

設計洪水位（P=0.5%）900.41 m

正常蓄水位905.00 m

死水位880.00 m

2 設計依據(jù)及標準

2.1 設計依據(jù)endprint

（1）經(jīng)批準后的可研設計報告。

（2）昆明院批準的技術(shù)文件和會議紀要。

（3）會簽后的水工建筑物布置圖及其它專業(yè)有關(guān)的圖紙和技術(shù)文件。

（4）設總及上序?qū)I(yè)布置的設計任務書。

（5）會簽后的專業(yè)互提資料單。

（6）經(jīng)過評審和確認后的外調(diào)資料和外購件的產(chǎn)品樣本和使用說明書。

2.2 設計遵循的標準

國家頒布的有關(guān)法令、法規(guī)

金屬結(jié)構(gòu)設備的設計所遵循的主要標準和規(guī)范有：《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范（DL/T5013）》；《水利水電工程啟閉機設計規(guī)范（SL41）》；《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規(guī)范（DL/T5018）》；《水利水電工程啟閉機制造、安裝及驗收規(guī)范（DL/T5019）》；《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GBJ17）》；其他一些有關(guān)的標準與規(guī)范（有效版本）。

3 金屬結(jié)構(gòu)設備概述

在設計的指導思想上，既考慮了制造與安裝的要求，也考慮到了運行和檢修維護的方便，同時還考慮到設備的安全可靠度和先進性。努力使威遠江水電站的金屬結(jié)構(gòu)設備在運行過程中既安全可靠又方便實用。

威遠江水電站金屬結(jié)構(gòu)設備根據(jù)水工樞紐總體布置共分為導流系統(tǒng)、泄洪系統(tǒng)（含右岸泄洪洞和右岸溢洪道）、沖沙系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)四大部分。整個電站共設有門（柵）槽19孔閘門14扇（其中弧形閘門3扇，平面閘門8扇、攔污柵3扇），各類啟閉機10臺（其中固定卷揚式啟閉機4臺、液壓啟閉機3臺、移動式清污機1臺、單向門機一臺、移動式電動葫蘆1臺）。金屬結(jié)構(gòu)設備總重約1806.44T（詳見文后金屬結(jié)構(gòu)設備清單）。

3.1 導流洞系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設備

在大壩的左岸設一條導流隧洞，其主要任務是在施工期用于導流。左岸導流洞的金屬結(jié)構(gòu)設備由平面導流封堵閘門、導流封堵閘門固定卷揚式啟閉機等組成。

在導流洞進口設有1孔1扇導流洞封堵閘門，底檻高程828.0m，閘門孔口尺寸為7.0m×8.75m（凈寬×凈高），設計擋水水頭為54.0m，總水壓力為31110kN。閘門為平面焊接鋼結(jié)構(gòu)型式，共分為三節(jié)，現(xiàn)場采用銷軸連接為整體。閘門采用下游止水，滑道支承，并設有側(cè)、反向支承。閘門動水下門，下閘水頭≤12 m，下門時依靠自重及加重。閘門操作采用1×2000 kN固定卷揚式啟閉機，揚程為25 m，啟閉機吊具直接與閘門吊軸連接，可利用啟閉機的揚程進行全程一次啟閉。固定式卷揚機設置在高程為862.2 m的排架上。導流封堵閘門組裝完畢后，鎖定在853.7 m平臺待命。在電站建設進度至導流洞需封堵，水庫蓄水時，小于12 m水頭下動水下閘關(guān)閉孔口。待導流洞堵頭施工結(jié)束投入工作后，閘門將完成擋水任務。

閘門的啟閉設備采用容量為2000 KN、揚程25 m的固定卷揚式啟閉機。啟門速度為1.14m/min，電動機功率為55 KW。

閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口寬：7 m

孔口高：8.75 m

底檻高程：828.00 m

設計水頭：54 m

孔口數(shù)量：1孔

閘門數(shù)量：1扇

操作條件：<12 m水頭動水下閘

啟閉機型式：固定卷揚式啟閉機

啟閉機容量：2000 KN

啟閉機揚程：25 m

啟閉機數(shù)量：1臺

3.2 泄洪洞系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設備

泄洪洞設置在水庫的右岸，其主要任務是參與泄洪。泄洪洞金屬結(jié)構(gòu)設備設有1孔1扇平面定輪事故閘門、固定卷揚式啟閉機和1孔1扇弧型工作閘門及其液壓啟閉機。

3.2.1 泄洪洞平面事故閘門及啟閉機

泄洪洞進口處設置有一孔一扇平面事故閘門，孔口尺寸7 m×9 m，設計水頭70 m，門槽底板高程835.0 m，鎖定平臺高程910.0 m。閘門采用上游止水，設滾動軸承的定輪支承，為焊接鋼結(jié)構(gòu)平面閘門。閘門分上、中、下三節(jié)制造、運輸，節(jié)間采用螺栓連接，將三節(jié)閘門在工地連接為一整體。節(jié)間設有止水。頂側(cè)水封形式為“P”形斷面，底水封形式為“條”形斷面，橡皮采用預壓縮達到止水的目的。操作條件為動水條件下依靠閘門自重及加重關(guān)閉，啟門時由門上設置的充水小門充水平壓后靜水啟門。靜水起門時啟閉機先提升充水閥開度340 mm，打開閘門上設置的充水閥充水平壓，使閘門前后水位差≤2 m后再啟門。

事故閘門的門槽采用水力學條件較優(yōu)異的Ⅱ型結(jié)構(gòu)型式，為帶錯距的最優(yōu)寬深比的門槽。錯距處進行倒圓和緩坡，圓角半徑R=50 mm，斜坡為1∶10。門槽工作段高度為18m。

事故閘門由一臺設置于高程922.0m排架上的固定卷揚式啟閉機啟閉。啟閉機容量為1×2500

泄洪洞事故閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口寬：7 m

孔口高：9 m

設計水頭：70 m

底檻高程：835.0 m

總水壓力+泥沙壓力：44000

孔口數(shù)量：1孔

閘門數(shù)量：1扇

操作條件：動下靜啟

啟閉機型式：固定卷揚式啟閉機

啟閉機容量：1×2500KN

啟閉機揚程：80 m

起升速度：～1.37 m/min

吊點數(shù)量：單吊點

啟閉機數(shù)量：1臺

泄洪洞事故閘門平時鎖定于高程為910.0m的鎖定平臺上，當工作閘門或泄洪隧洞在運行過程中發(fā)生故障時，事故閘門啟閉機啟動，先提升閘門約100～150 mm后停機，人工將鎖錠梁移開，然后重新啟動啟閉機使閘門下降直至全關(guān)位置全關(guān)閉后停機。（閉門時應注意關(guān)閉充水閥，即閘門到底檻后還有340 mm充水閥關(guān)閉行程）。

弧形工作閘門或泄洪隧洞事故處理完畢后，在弧形工作閘門關(guān)閉的情況下，可按照以下步驟提升事故閘門：首先啟動啟閉機向上提升340mm，打開充水閥充水平壓。電動機電源自動切斷，啟閉機停止運轉(zhuǎn)。待確認事故閘門前后水壓基本平衡后（水頭差≤2 m），重新啟動啟閉機，提升閘門至上限位置，并將閘門重新鎖錠在高程為910.0m的鎖定平臺上。

3.2.2 泄洪洞弧形工作閘門及啟閉機

泄洪洞弧型工作閘門為一孔一扇，孔口尺寸7 m×7 m，設計水頭71.6 m，門槽底板高程833.4 m，啟閉機平臺高程859.93 m。焊接鋼結(jié)構(gòu)弧形閘門，采用主橫梁結(jié)構(gòu)體系，箱型主梁，門葉采用橫向分節(jié)，曲率半徑為R12 m，箱型直支臂，支承跨度4.5 m，支鉸高度為10 m，支鉸型式為自潤滑軸承圓柱鉸。門葉結(jié)構(gòu)、支臂及褲衩焊接完成后，要求整體退火以消除內(nèi)應力。廠內(nèi)組裝合格后門葉面板進行整體加工。閘門動水啟閉，并有局部開啟運行要求。采用常規(guī)P型頂側(cè)水封與條形底水封相結(jié)合的止水，并在門楣處設置轉(zhuǎn)鉸防射水裝置。門槽采用常規(guī)深孔弧門型式。門槽底檻埋件和側(cè)軌埋件均為鋼結(jié)構(gòu)件，側(cè)軌上設有不銹鋼水封座板。

弧型工作閘門由一臺單吊點搖擺式深孔弧門液壓啟閉機操作。啟閉機容量為3600KN/500 KN，最大行程10.0 m。液壓啟閉機泵站設置于高程為859.93 m的啟閉機室內(nèi)。泵站設兩臺油泵電動機組，電動機功率為55KW，兩臺電機、油泵互為備用。啟閉機的油缸內(nèi)徑為Φ560 mm，活塞桿直徑為Φ260 mm，有桿腔計算壓力為18.6 MPa，無桿腔計算壓力為2.03 MPa。油缸缸體采用45鋼制作，活塞桿及吊頭均為45鋼。液壓啟閉機設置有液壓和電氣等多套保護和控制裝置。（詳細說明見生產(chǎn)廠家有關(guān)說明及運行維護手冊）。

弧型工作閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口寬：7 m

孔口高：7 m

設計水頭：71.6 m

總水壓力：45906

底檻高程：833.4 m

弧面半徑：12.0 m

支鉸高程：843.4 m

孔口數(shù)：1孔

閘門數(shù) ：1扇

操作條件：動水啟閉局開運行

啟閉機型式：搖擺式液壓啟閉機

啟閉機容量：3600

啟閉機最大行程：10.0 m

啟門速度：0.67 m/min

閉門速度：0.52 m/min

吊點數(shù)量：單吊點

啟閉機數(shù)量：1臺

工作弧門平時關(guān)閉，當需要泄洪洞投入泄洪或向下游供水調(diào)節(jié)流量時，工作弧門開啟，此時按下液壓啟閉機的提升按鈕，閘門開啟，當閘門提升到所需開度時，位置開關(guān)動作，液壓啟閉機自動停機。

當工作弧門需要關(guān)閉時，按下液壓啟閉機的下降按鈕，閘門下降，當閘門降至全關(guān)位置時，位置開關(guān)動作，液壓啟閉機自動停機。

工作弧門投入后，應按下列要求進行操作。

泄洪洞工作弧門既能全開全閉，也能按設置的開度要求局部開啟泄洪及調(diào)節(jié)流量。但局部開啟運行時應注意避開閘門振動區(qū)。泄洪洞工作弧門運行時，必須配有雙回路供電電源，以確保安全。

3.3 溢洪道系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設備

威遠江水電站的溢洪道是電站主要的泄洪通道，溢洪道布置在水庫的右岸。設有2孔2扇表孔弧形工作閘門及其液壓啟閉機?？紤]到溢洪道的重要性和工作閘門的安全性，溢洪道設有1扇檢修閘門，型式為平面焊接鋼疊梁門，為2個孔口所共用。啟閉機為共用單向門式啟閉機。

3.3.1 溢洪道平面檢修閘門及啟閉機

在溢洪道堰頂上游設有1扇檢修閘門，為兩個檢修閘門孔口所共用。閘門孔口尺寸為11.0 m×12.0 m，門槽底板高程892.6 m，設計水頭12.5 m，平臺高程910.0 m。為焊接鋼結(jié)構(gòu)平面疊梁閘門，疊梁門采用復合材料滑塊支承，共分4節(jié)，閘門的主梁為實腹式焊接組合梁。閘門采用下游止水，側(cè)水封為“P”型水封，底水封和節(jié)間水封為條型水封。閘門靜水啟閉，利用閘門自重靜水條件下關(guān)閉。啟門時先提最上節(jié)疊梁門50～100 mm節(jié)間充水平壓后提門，閘門充水平壓后的水位差應≤1 m。各節(jié)門葉的上、下擺放順序不做限制。

門槽型式為Ⅰ型結(jié)構(gòu)，門槽的底檻和主、反軌均為焊接鋼結(jié)構(gòu)件，下游側(cè)主軌設有不銹鋼水封座板。

檢修閘門采用一臺2×300

溢洪道檢修閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：露頂式

孔口尺寸：11.0 m×12.0 m

孔口數(shù)量：2孔

閘門數(shù)量：1扇

底檻高程：892.60 m

設計水頭：12.5 m

總水壓力：8977 kN

操作條件：靜水啟閉

啟閉機形式：單向門機

啟閉機數(shù)量：1臺

起升荷載：2×300kN

啟閉機揚程：22 m

軌上揚高：6.5m

起升速度：～1.5 m/min

軌距：4.5 m

正常情況下，溢洪道檢修閘門不工作，存放在儲門槽中。當某扇工作弧門或液壓啟閉機發(fā)生故障需要檢修或維護時，應在靜水的情況下（即工作弧門處于關(guān)閉裝態(tài)），將疊梁檢修閘門分節(jié)放置在需要檢修的弧門前面的檢修門槽內(nèi)，然后開啟工作弧門放掉檢修門后的積水，即可對工作弧門或液壓啟閉機進行檢修或維護。檢修完畢后，關(guān)閉工作弧門，開啟最上節(jié)疊梁50～100mm節(jié)間充水平壓，使檢修閘門前后的水位差≤1 m。待平壓后再分節(jié)提出疊梁檢修閘門，工作弧門可恢復正常工作。

3.3.2 溢洪道弧形工作閘門及啟閉機

弧形閘門采用兩主橫梁、兩斜支臂焊接鋼結(jié)構(gòu)。主梁和支臂的斷面為“工”字型斷面。這種結(jié)構(gòu)形式具有閘門整體剛度好，便于加工制造等優(yōu)點?；￠T支鉸采用自潤滑滑動軸承。在弧門兩側(cè)的邊梁上各布置有4個側(cè)導向輪?；￠T的側(cè)止水為“L”形橡膠水封，底止水為條形水封。門槽底檻埋件和側(cè)軌埋件均為鋼結(jié)構(gòu)件，側(cè)軌上設有不銹鋼水封座板。

每扇閘門采用一套2×1250kN的液壓啟閉機操作，液壓啟閉機兩只油缸的上吊點分別布置在閘門兩側(cè)的邊墻上，下吊點分別鉸接在弧門兩側(cè)的邊梁上。液壓泵站布置在閘門之間閘墩的泵房里，每套泵站設有兩臺互為備用的油泵電動機組。弧門可在泵房現(xiàn)地控制，其信號也能在廠房中控室顯示，并留有中控室遠程控制的接口。鑒于國內(nèi)一些電站溢洪道液壓啟閉機雙缸出現(xiàn)的同步誤差等問題，為保證閘門在開啟和關(guān)閉的過程中能平穩(wěn)運行，液壓啟閉機的液壓系統(tǒng)設有專門的雙缸同步裝置。液壓啟閉機還設有液壓、機械和電氣等多種保護裝置，以保證液壓啟閉機的安全運行。（詳細說明見生產(chǎn)廠家有關(guān)說明及運行維護手冊）。

溢洪道檢修閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：露頂式

孔口尺寸：11.0×12.0 m2

孔口數(shù)量：2孔

閘門數(shù)量；2扇

底檻高程：892.60 m

支鉸高程：900.60 m

設計水頭：12.9 m

總水壓力：9360.0 kN

操作條件：動水啟閉，局開運行

弧門半徑：14 m

液壓啟閉機數(shù)量：2套

液壓啟閉機容量：2×1250 kN

活塞桿最大行程：5.9 m

活塞桿工作行程：5.7 m

活塞桿運行速度：～0.5 m/min

吊點間距：10.0 m

油機支鉸高程：906.0 m

溢洪道不泄洪時，2扇工作弧門全部關(guān)閉擋水，當汛期需要溢洪道泄洪時，可以開啟1～2扇弧門泄洪。溢洪道工作弧門可以全開泄洪，也可以在1/5、2/5、3/5、4/5的開度下局部開啟運行，為確保閘門運行的安全，在啟閉過程中如發(fā)現(xiàn)某個開度閘門振動激烈，在局部開啟運行時應盡量避免此開度。溢洪道工作弧門必須配有雙回路供電電源，以確保安全。

從大壩泄水建筑物的安全考慮，溢洪道表孔弧門在泄洪時宜對稱開啟操作，具體操作要求應按水庫水文資料，結(jié)合發(fā)電及泄洪要求給出的最佳組合開啟方案進行。

3.4 沖沙洞系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設備

沖沙洞設置在水庫的左岸，其主要任務是沖沙。沖沙洞金屬結(jié)構(gòu)設備由1扇平面事故閘門、事故閘門固定卷揚啟閉機和1扇平面工作閘門及其工作閘門固定卷揚啟閉機啟閉組成。

3.4.1 沖沙洞平面事故閘門及啟閉機

在沖沙洞進口處設有一扇孔口尺寸3 m×3 m的平面事故閘門，設計水頭48.0 m，采用滾動軸承的定輪支承。閘門為平面焊接鋼閘門。采用上游止水，頂、側(cè)水封采用“P”形水封，底水封為條形水封。利用閘門自重及加重動水關(guān)閉，但啟門時應注意先開啟后面的工作門后再動水起事故門，該門不允許局部開啟。

事故閘門的門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，為帶錯距的最優(yōu)寬深比的門槽。錯距處進行倒圓和緩坡，圓角半徑R=50 mm，斜坡為1∶10。門槽工作段高度為9 m，從866.0 m高程以上不設門槽，既節(jié)約了材料，也縮短了安裝周期。

閘門的啟閉設備采用容量為1250KN、揚程55m的固定卷揚式啟閉機啟閉閘門。啟閉機啟閉速度為1.21 m/min，電動機功率為30 KW。啟閉機的卷筒直徑為φ1200 mm，卷筒上鋼絲繩為為四層折線纏繞。固定卷揚式啟閉機由起升機構(gòu)、機架、動力裝置、控制裝置等部件組成。起升機構(gòu)均設置有高度指示裝置、主令控制裝置和荷重測控裝置。起升機構(gòu)的吊具與事故閘門連接。啟閉機上設有機械和電氣等保護和控制裝置，可保證啟閉機安全運行。安裝完畢后必須進行動、靜負荷試驗方可投入使用。（詳細說明見生產(chǎn)廠家有關(guān)說明及運行維護手冊）。

沖沙洞事故閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口寬：3 m

孔口高：3 m

底檻高程：857.0 m

設計水頭：48.0 m

淤沙高度：10 m

總水壓力+泥沙壓力：6074 kN

孔口數(shù)量：1孔

閘門數(shù)量：1扇

操作條件：動水啟閉，全開全關(guān)endprint

啟閉機型式：固定式卷揚啟閉機

啟閉機容量：1250 kN

啟閉機揚程：55m

起升速度：～1.2 m/min

吊點數(shù)量：單吊點

啟閉機數(shù)量：1臺

事故閘門平時鎖定于高程為910.0m的平臺上，當工作閘門或沖沙隧洞在運行過程中發(fā)生故障時，事故閘門啟閉機啟動，提升閘門約100～150 mm后停機，人工將鎖錠梁移開，然后重新啟動啟閉機使閘門下降直至全關(guān)位置全關(guān)閉后停機。

沖沙工作閘門或沖沙隧洞事故處理完畢后，在平面工作閘門先開啟的情況下，可以提升事故閘門。提升閘門至上限位置，并將閘門鎖錠在高程為910.0 m的鎖定平臺上。嚴禁在工作閘門未開啟的情況下，將事故閘門直接開啟。

3.4.2 沖沙洞平面工作閘門及啟閉機

工作閘門孔口尺寸3 m×3 m，設計水頭50.46 m，采用滾動軸承的定輪支承。閘門為平面焊接鋼閘門。采用上游止水，頂、側(cè)水封采用“P”形水封，底水封為條形水封。利用閘門自重及加重動水關(guān)閉，動水啟門，全開全關(guān)，不做局部開啟運行。

工作閘門的門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，為帶錯距的最優(yōu)寬深比的門槽。錯距處進行倒圓和緩坡，圓角半徑R=50 mm，斜坡為1∶10。門槽工作段高度為9 m，從866.0 m高程以上不設門槽，既節(jié)約了材料，也縮短了安裝周期。

閘門的啟閉設備采用容量為1250KN、揚程55m的固定卷揚式啟閉機啟閉閘門。啟閉機啟閉速度為1.21m/min，電動機功率為30KW。固定卷揚式啟閉機由起升機構(gòu)、機架、動力裝置、控制裝置等部件組成。起升機構(gòu)均設置有高度指示裝置、主令控制裝置和荷重測控裝置。起升機構(gòu)的吊具與事故閘門連接。啟閉機上設有機械和電氣等保護和控制裝置，可保證啟閉機安全運行。安裝完畢后必須進行動、靜負荷試驗方可投入使用。（詳細說明見生產(chǎn)廠家有關(guān)說明及運行維護手冊）。

沖沙洞工作閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口寬：3 m

孔口高：3 m

底檻高程：857.0 m

設計水頭：50.46 m

總水壓力：6318.3 kN

孔口數(shù)量：1孔

閘門數(shù)量：1扇

操作條件：動水啟閉 全開全關(guān)

啟閉機型式 ：固定式卷揚啟閉機

啟閉機容量：1250 kN

啟閉機揚程：55 m

起升速度：～1.2 m/min

吊點數(shù)量：單吊點

啟閉機數(shù)量：1臺

沖沙工作閘門平時關(guān)閉擋水。當水庫需運行沖沙時，工作閘門啟閉機啟動，提升閘門至上限位置，并將閘門鎖錠在高程為910.0 m的鎖定平臺上。

沖沙完畢后，工作閘門啟閉機啟動，提升閘門約100～150 mm后停機，人工將鎖錠梁移開，然后重新啟動啟閉機使閘門下降直至全關(guān)位置全關(guān)閉后停機。

沖沙工作閘門全開全關(guān)運行，不做局部開啟。同時在電站運行期間，要求每年均開啟一段時間工作閘門，以免泥沙在門前淤積。沖沙洞工作閘門必須配有雙回路供電電源，以確保安全。

3.5 引水發(fā)電系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設備

威遠江水電站引水發(fā)電系統(tǒng)的布置方式為一條引水隧洞后接三臺機組。引水發(fā)電系統(tǒng)進水口設有攔污柵及清污機、事故閘門及相應啟閉設備。在廠房的下游尾水管出口設有尾水檢修閘門及啟閉設備。

3.5.1 進水口攔污柵及清污機

電站進水口攔污柵采用傾斜布置，傾角75°，共設3扇攔污柵，放置在上游柵槽內(nèi)。3扇攔污柵后的水域是連通的，當部分攔污柵的柵葉被污物堵塞時仍能保證各機組有足夠的引水量，可避免或減少因部分攔污柵堵塞而停機的機會。攔污柵的最大過柵流速為1 m/s。

攔污柵的框架為焊接鋼結(jié)構(gòu)，柵條為長條形的鋼板，用螺栓串結(jié)后固定在柵框上。攔污柵采用滑塊支承。

柵槽頂部910.0 m平臺設有一臺移動耙斗式清污機。耙斗容積為1.5 m3，清污機揚程為52.5 m。清污機主要由耙斗、起升機構(gòu)、夾軌裝置、行走機構(gòu)、電氣控制等部件組成。

進水口攔污柵及清污機主要參數(shù)：

孔口尺寸：4.0 m×15.0 m

孔口數(shù)量：3

柵葉數(shù)量：3

底檻高程：865.0 m

平臺高程：910.0 m

攔污柵傾角：75?

設計水頭差：4 m

柵條凈距：80 mm

清污方式：清污機清污

清污機數(shù)量：1臺

耙斗容積：1.5 m3

清污機揚程：52.5 m

3.5.2 進水口事故閘門及啟閉機

在攔污柵后設置一扇平面事故閘門，閘門共分為2節(jié)，節(jié)間用螺栓聯(lián)接。閘門采用下游橡皮止水，頂、側(cè)水封采用“P”形水封，底水封為條形水封，節(jié)間水封為“山”形水封?？蛇_到良好的封水效果。定輪支承，支承跨度7.2 m。閘門利用加重塊動水下門，靜水啟門，使用小開度（100～200 mm）提門充水平壓，當上下游水位差≤2 m時方可啟門。閘門設有8個主輪，輪子直徑為0.7 m，輪軸直徑0.2 m，球面滾柱軸承支承。閘門為雙吊點，采用一臺2×800kN的固定式卷揚機操作。正常情況下，閘門鎖錠門槽頂部，如遇壓力鋼管發(fā)生事故時，動水關(guān)閉該閘門。

事故閘門啟閉機設置在壩頂?shù)膯㈤T排架上，由起升機構(gòu)、機架、控制裝置等部件組成，為雙吊點電動機分別驅(qū)動的結(jié)構(gòu)型式。起升機構(gòu)的吊具直接與事故閘門連接。啟閉機的卷筒直徑為φ1400 mm，卷筒為三層折線纏繞。啟閉機上設有機械和電氣等保護和控制裝置。進水口事故閘門必須配有雙回路供電電源，以確保安全。（詳細說明見生產(chǎn)廠家有關(guān)說明及運行維護手冊）。endprint

進水口事故閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口尺寸：6.5 m×6.5 m

孔口數(shù)量：1孔

閘門數(shù)量：1扇

底檻高程：865.0 m

設計水頭：40 m

總水壓力：17541 kN

啟閉機數(shù)量：1臺

啟閉機容量：2×800 kN

啟閉機揚程：45 m

起門速度：1.5 m/min

3.5.3 尾水檢修閘門及啟閉機

在廠房機組出水口處，設有6孔2扇廠房尾水檢修閘門，孔口尺寸為3.4 m×2.9 m。閘門為平面焊接鋼結(jié)構(gòu)型式，采用滑動支承，閘門采用上游橡皮止水，頂、側(cè)水封采用“P”形水封，底水封為條形水封。尾水閘門的操作條件為靜水啟閉，啟門時由水機專業(yè)設置的旁通閥充水平壓，當閘門前后水位差≤1米時提門。閘門設預壓鉸式彈性反輪，以使閘門有效止水，方便機組的檢修。

尾水檢修門2X100 kN移動式電動葫蘆設置在高程為844.0 m尾水平臺啟門排架上。電動葫蘆由起升機構(gòu)、行走機構(gòu)、控制裝置、軌道等部件組成。起升機構(gòu)的吊具通過拉桿直接與事故閘門的起吊軸連接。

尾水檢修閘門及啟閉機主要參數(shù)：

孔口形式：潛孔式

孔口尺寸：3.4 m×2.9 m

孔口數(shù)量：6孔

閘門數(shù)量：2扇

底檻高程：819.054 m

設計水頭：16.54 m

總水壓力：1546.7 kN

操作條件：靜水啟閉

啟閉機形式：電動葫蘆

啟閉機數(shù)量：1臺

起升荷載：2X100kN

啟閉機揚程：9 m

起升速度：0.5/5.0 m/min

行走速度：20 m/min

3.5.4 引水發(fā)電系統(tǒng)閘門（攔污柵）及啟閉機的操作運行

攔污柵上、下游側(cè)設有水位計，故應經(jīng)常檢查柵前、柵后水位，水位差大于2.0 m時應及時清污，清污時清污機不得超載運行。清污機清污時，運行到需要清污的工位，由起升機構(gòu)帶動耙斗進行升降，由開閉機構(gòu)實現(xiàn)耙斗的開閉。清污機清除的污物通過清污機的導污斗傾瀉到壩面或電廠自設的臨時集污車上，然后由臨時集污車運走污物。攔污柵的起吊采用臨時設備，啟閉容量為300 kN。

當壓力隧洞在運行過程中發(fā)生故障時，事故閘門啟閉機啟動，提升閘門約150～200 mm后停機，人工將鎖錠梁移開，然后重新啟動啟閉機使閘門下降直至全關(guān)位置關(guān)閉孔口后停機。

壓力隧洞事故處理完畢后，在機組蝶閥關(guān)閉的情況下，可以提升事故閘門。首先啟動啟閉機向上提升100～200 mm，電動機電源自動切斷，啟閉機停止運轉(zhuǎn)，開始充水。待確認事故閘門前后水壓基本平衡后（水頭差≤2 m），重新啟動啟閉機，提升閘門至上限位置，并將閘門鎖錠在高程為907.0 m的平臺上。

事故閘門操作運行的具體要求如下：

當庫水位在905.0 m以下（即水頭在40 m以下），事故閘門能動水下門。當事故閘門前后水頭差>2 m時，嚴禁啟門。

正常情況下，尾水檢修閘門不工作，鎖錠在門槽頂部。

當某臺機組發(fā)生故障需要檢修或維護時，應在靜水的情況下（即機組處于關(guān)閉狀態(tài)），將尾水檢修閘門放置在需要檢修的機組尾水管出口的檢修門槽內(nèi)，抽干檢修門前尾水管內(nèi)的積水，即可對機組進行檢修或維護。檢修完畢后，開啟旁通閥充水，待平壓后（閘門前后水位差≤1 m）再提升尾水檢修閘門，鎖定于高程為836.8 m的平臺上，機組可恢復正常工作。

4 結(jié)語

目前，威遠江水電站已安全投入運行多年。經(jīng)該研究者于2013年到電站進行設計回訪，各項金屬結(jié)構(gòu)設備運行良好，為本電站安全運行發(fā)揮效益起到了顯著的作用。

參考文獻

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[2] SL 41-2011.水利水電工程啟閉機設計規(guī)范[S].

[3] GB/T14173-2008.水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規(guī)范[S].

[4] DL/T5019-1994.水利水電工程啟閉機制造、安裝及驗收規(guī)范[S].endprint