王處軍，吉雪松

（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）

緬甸上邦朗水電站工程金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置

王處軍，吉雪松

（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）

就上邦朗（Upper Paunglaung）水電站金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置進(jìn)行了介紹，并簡(jiǎn)述了電站金屬結(jié)構(gòu)的操作運(yùn)行。

上邦朗水電站；金屬結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)與布置；操作運(yùn)行

1 工程概況

緬甸上邦朗（Upper Paunglaung）水電站工程位于邦朗河邦朗電站上游約55km處，距仰光約470km，距彬文那約70 km，地理坐標(biāo)為北緯19°40′、東經(jīng)96°40′。上邦朗水電站屬壩后式電站，裝機(jī)容量2× 70 MW。中方承包商為云南機(jī)械設(shè)備進(jìn)出口有限公司。設(shè)計(jì)前期工作由瑞士COLENCO公司完成，招標(biāo)和施工詳圖階段機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由昆明院承擔(dān)，COLENCO公司咨詢。電站已于2014年并網(wǎng)發(fā)電。

上邦朗水電站工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備根據(jù)水工建筑物的布置分為：放空底孔系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)及導(dǎo)流系統(tǒng)。整個(gè)電站設(shè)有攔污柵和閘門共計(jì)20孔19扇（其中：攔污柵6孔6扇，閘門14孔13扇，各種啟閉機(jī)共8臺(tái)套）、壓力鋼管2條。

2 放空底孔金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置

2.1 放空底孔金屬結(jié)構(gòu)布置概述

一條放空底孔布置在水庫(kù)右岸，用于電站放空與沖沙，在放空底孔的出口處設(shè)置2孔2扇弧形工作閘門，在弧形工作閘門之前設(shè)置2孔2扇平面高壓滑動(dòng)閘門作為事故閘門。布置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

2.2 放空底孔事故閘門與啟閉設(shè)備的設(shè)計(jì)及布置

事故閘門設(shè)置于放空底孔出口工作門之前，為平板門，孔口尺寸為2.0 m×3.0 m，設(shè)計(jì)水頭為89.1 m。閘門的操作條件為動(dòng)閉靜啟。閘門門葉采用整塊厚鋼板制造。材質(zhì)采用16MnR。閘門采用液壓滑道支承，門槽型式采用Ⅱ型結(jié)構(gòu)，全鋼襯外包混凝土結(jié)構(gòu)，門槽頂部采用鋼蓋板密封。門槽蓋板上方布置容量為2 000 kN的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)活塞桿通過(guò)蓋板上的開(kāi)孔與閘門聯(lián)接。為保證閘門的密封性，閘門按雙向止水設(shè)計(jì)，上游布置一道橡膠止水，下游采用銅合金滑動(dòng)支承，也同時(shí)兼作下游止水。閘門的用途為：當(dāng)放空底孔工作閘門發(fā)生事故或需要檢修時(shí)動(dòng)水下閘擋水。

2.3 放空底孔工作閘門與啟閉設(shè)備的設(shè)計(jì)及布置

工作閘門設(shè)置于放空底孔出口處，為弧形門，孔口尺寸為2.0 m×2.8 m，設(shè)計(jì)水頭為89.1 m。閘門的操作條件為動(dòng)水啟閉，局部開(kāi)啟。因閘門孔口較小，閘門上下支臂相隔較近，故將上下支臂合為一個(gè)整體。支臂呈扇形結(jié)構(gòu)布置，每側(cè)支臂設(shè)有上、中、下三條支臂腹板和左右兩塊扇形的翼板，支臂與門葉采用螺栓聯(lián)接。工作弧門采用容量為630 kN的單吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)為懸掛式結(jié)構(gòu)，啟閉機(jī)和閘門的聯(lián)接位置一端位于門葉中部，另一端與設(shè)置于后牛腿的鉸座相聯(lián)接。閘門啟閉時(shí)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)隨閘門的開(kāi)、閉沿鉸座中心旋轉(zhuǎn)，類似于國(guó)內(nèi)普遍布置的表孔閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，但較少布置于深孔弧形閘門。此布置方式使閘室的高度較為低矮，土建開(kāi)挖工程量減少，閘室的體型結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)潔美觀，但也有閘門啟閉力臂較小的缺點(diǎn)。閘門的用途為：當(dāng)水庫(kù)需要放空或沖沙時(shí)，開(kāi)啟該閘門進(jìn)行放空或沖沙。

圖1 放空底孔金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置圖Fig.1 General arrangement of steel structures for bottom outlet

2.4 放空底孔事故閘門與啟閉機(jī)的操作運(yùn)行

事故閘門平時(shí)懸掛在孔口上方密封蓋板下，當(dāng)工作閘門在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，事故閘門啟閉機(jī)啟動(dòng)使閘門下降直至全關(guān)位置停機(jī)。工作閘門事故處理或檢修完畢后，在工作閘門關(guān)閉的情況下，首先打開(kāi)旁通閥對(duì)事故閘門和工作閘門之間的空腔進(jìn)行充水平壓。待平壓后啟動(dòng)啟閉機(jī)，提升閘門至孔口上方密封蓋板下方后停機(jī)。

2.5 放空底孔工作閘門與啟閉機(jī)的操作運(yùn)行

工作閘門平時(shí)處于全關(guān)位置。當(dāng)工作閘門需要開(kāi)啟時(shí)，按下啟閉機(jī)的提升按鈕，將閘門提升至需要的開(kāi)度位置后停機(jī)。當(dāng)放空沖沙完畢，工作閘門需要關(guān)閉時(shí)，工作閘門啟閉機(jī)啟動(dòng)，使閘門下降直至全關(guān)位置停機(jī)。

3 引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及布置

3.1 引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

在大壩左側(cè)設(shè)置進(jìn)水塔，進(jìn)水塔分成兩個(gè)進(jìn)口。每個(gè)進(jìn)口前端設(shè)置一個(gè)喇叭形進(jìn)水口。共設(shè)有6孔6扇攔污柵。攔污柵之后，設(shè)有2孔1扇進(jìn)水口平面檢修閘門及門式起重機(jī)。在進(jìn)水口檢修門之后，設(shè)有2孔2扇進(jìn)水口平面快速事故閘門及液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。在進(jìn)水口快速事故閘門后設(shè)有兩條壓力鋼管。在廠房機(jī)組尾水出口處設(shè)有4孔4扇尾水平面檢修閘門及1臺(tái)門式起重機(jī)。

進(jìn)水口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置見(jiàn)圖2。

3.2 攔污柵的設(shè)計(jì)及布置

每個(gè)喇叭形進(jìn)水口處設(shè)置3孔3扇固定式攔污柵，3孔攔污柵成折線形垂直布置。3扇攔污柵后的水域是連通的，當(dāng)部分?jǐn)r污柵的柵葉被污物堵塞時(shí)仍能保證機(jī)組有足夠的引水量，可避免或減少因部分?jǐn)r污柵堵塞而停機(jī)的機(jī)會(huì)。其孔口尺寸為4.4m× 13.8 m，設(shè)計(jì)水頭差4.0 m。攔污柵的框架為焊接鋼結(jié)構(gòu)，柵條為長(zhǎng)條形的鋼板，用螺栓串結(jié)后固定在柵框上。根據(jù)COLENCO公司的設(shè)計(jì)及業(yè)主要求，攔污柵不設(shè)置專用清污設(shè)備對(duì)其清污。

3.3 進(jìn)水口檢修閘門與啟閉機(jī)的設(shè)計(jì)及布置

檢修閘門設(shè)置于進(jìn)水口攔污柵之后，孔口尺寸為4.8 m×4.8 m，設(shè)計(jì)水頭39.5 m，為平面定輪閘門，采用鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)，滾輪支承，下游止水。閘門的用途為：當(dāng)進(jìn)水口快速事故閘門需要檢修時(shí)下閘擋水。閘門采用630 kN門式起重機(jī)作為啟閉設(shè)備，布置于進(jìn)水口頂部平臺(tái)之上。該門式起重機(jī)還兼作進(jìn)水口事故閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的檢修設(shè)備。在門機(jī)的上游側(cè)設(shè)有回轉(zhuǎn)吊一臺(tái)，回轉(zhuǎn)吊上掛有60 kN的清污耙斗，專門用于清理進(jìn)水塔前的水面漂浮物。在門機(jī)的下游側(cè)設(shè)有一吊籠，可用于搭乘檢修人員從進(jìn)水口頂部下至事故門底檻高程處，便于對(duì)進(jìn)水口的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。

圖2 進(jìn)水口金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置圖Fig.2 General arrangement of steel structures for water intake

3.4 進(jìn)水口快速事故閘門與啟閉機(jī)的設(shè)計(jì)及布置

快速事故閘門設(shè)置于進(jìn)水口檢修門之后，孔口尺寸為4.8 m×4.8 m，設(shè)計(jì)水頭39.5 m，為平面定輪閘門，采用鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)，滾輪支承，上游止水。閘門的用途為：當(dāng)壓力鋼管或機(jī)組出現(xiàn)事故或需要檢修時(shí)關(guān)閉該閘門擋水。閘門采用1 000/500 kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)作為啟閉設(shè)備，布置于進(jìn)水口頂部平臺(tái)之上。

3.5 壓力鋼管的設(shè)計(jì)及布置

壓力鋼管設(shè)置于快速事故閘門之后，其具體布置見(jiàn)圖3。

鋼管起始于壩軸線，終止于機(jī)組中心線上游側(cè)8 m處，長(zhǎng)度約為133.755 m。整條鋼管分為上平段、上彎段、傾斜段、下彎段及下平段5部分。整條鋼管只有平面彎管，沒(méi)有空間彎管。鋼管前端，事故門后的門槽井兼作通氣孔及進(jìn)人孔。鋼管的充水通過(guò)設(shè)于事故門上的充水閥進(jìn)行。在294.5 m高程處設(shè)有一波紋管，用于協(xié)調(diào)壩和基巖的不同變形以及鋼管的熱脹冷縮。在廠房前回填土292.5 m高程上方設(shè)有一進(jìn)人孔，方便人員進(jìn)入鋼管檢修。在下平段（機(jī)組中心高程278.4 m）設(shè)有另外一個(gè)波紋管，用于協(xié)調(diào)基巖和廠房的不同變形。在管道末端設(shè)有一3 m長(zhǎng)的漸縮圓錐管，用于與機(jī)組蝸殼前的鋼管連接。在錐管上游側(cè)3.5 m處設(shè)有一排水管，用于檢修鋼管時(shí)放空管道內(nèi)的積水。

鋼管內(nèi)徑為φ4.8 m，材料為16MnR。根據(jù)調(diào)保計(jì)算成果及COLENCO公司提供的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，取鋼管末端的最大水壓力為120 m水柱。鋼管設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力考慮靜水壓力和水錘壓力的疊加并考慮地震作用下的偶然工況。

3.6 尾水檢修閘門與啟閉設(shè)備的設(shè)計(jì)及布置

尾水檢修閘門設(shè)置于廠房機(jī)組尾水出口處，其布置見(jiàn)圖4。

圖3 壓力鋼管布置圖Fig.3 General arrangement of penstock

圖4 尾水檢修閘門金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置圖Fig.4 General arrangement of steel structures of tail water gate

尾水檢修閘門孔口尺寸為4.175 m×4.78 m，設(shè)計(jì)水頭20.21 m。閘門結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)。閘門采用滑道支承，上游止水。閘門的用途為：當(dāng)機(jī)組需要檢修時(shí)下閘擋水。其啟閉設(shè)備為1臺(tái)2×160 kN門式起重機(jī)，布置于廠房尾水平臺(tái)上。

3.7 進(jìn)水口檢修閘門與啟閉機(jī)的操作運(yùn)行

檢修閘門操作條件為：動(dòng)水下門，靜水啟門。啟門前先打開(kāi)門上充水閥充水平壓后再提門。閘門平時(shí)儲(chǔ)存于儲(chǔ)門槽內(nèi)，當(dāng)其后的快速事故門需要檢修時(shí)，進(jìn)水口門機(jī)啟動(dòng)，將檢修閘門從儲(chǔ)門槽內(nèi)吊出后移至孔口上方再使閘門下降直至全關(guān)位置后停機(jī)。檢修完畢后，先打開(kāi)門上充水閥充水，待平壓后提升閘門至進(jìn)水口頂部平臺(tái)后再移至儲(chǔ)門槽內(nèi)儲(chǔ)存。

3.8 進(jìn)水口快速事故閘門與啟閉機(jī)的操作運(yùn)行

快速事故閘門操作條件為：動(dòng)水下門，靜水啟門。啟門前通過(guò)設(shè)于門葉上的充水閥充水平壓后提門。閘門平時(shí)懸掛在孔口上方約1 m的位置，當(dāng)壓力鋼管或機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生事故或需要檢修時(shí)，快速事故閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)使閘門快速下降至全關(guān)位置。事故處理或檢修完畢后，先啟動(dòng)啟閉機(jī)打開(kāi)充水閥進(jìn)行充水平壓。待平壓后啟動(dòng)啟閉機(jī)，提升閘門至孔口上方約1 m的位置停機(jī)。

3.9 尾水檢修閘門與啟閉機(jī)的操作運(yùn)行

檢修閘門操作條件為：靜水啟閉。啟門前先通過(guò)水機(jī)專業(yè)設(shè)的埋管進(jìn)行充水平壓后提門。閘門平時(shí)鎖定于門槽頂部尾水平臺(tái)上，當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中需要檢修時(shí)，尾水門機(jī)啟動(dòng)使閘門下降直至全關(guān)位置停機(jī)。檢修完畢后，先通過(guò)水機(jī)專業(yè)設(shè)的埋管進(jìn)行充水。待平壓后啟動(dòng)尾水門機(jī)，提升閘門至尾水平臺(tái)鎖定后停機(jī)。

4 導(dǎo)流系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及布置

4.1 導(dǎo)流系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

在河流右岸設(shè)置一條導(dǎo)流隧洞。在導(dǎo)流隧洞進(jìn)口段，用混凝土中墩將導(dǎo)流隧洞進(jìn)口斷面分隔成兩孔，設(shè)兩扇導(dǎo)流閘門，在水電站蓄水發(fā)電前由70 t汽車吊下閘，封閉導(dǎo)流洞。

4.2 導(dǎo)流洞閘門與啟閉設(shè)備的設(shè)計(jì)與布置

導(dǎo)流洞閘門設(shè)置于導(dǎo)流隧洞進(jìn)口處，其布置見(jiàn)圖5。

圖5 導(dǎo)流洞閘門布置圖Fig.5 General arrangement of gates for diversion tunnel

導(dǎo)流洞閘門孔口尺寸為4.25 m×9.66 m，設(shè)計(jì)水頭35.5 m。閘門結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接組合結(jié)構(gòu)。閘門采用滑道支承，下游止水。閘門的用途為：當(dāng)電站需要下閘蓄水時(shí)下閘擋水。其為一次性設(shè)備，下閘成功后，電站運(yùn)行期間不再使用。該閘門的下閘水頭為5.5 m，啟閉設(shè)備為1臺(tái)700 kN臨時(shí)汽車起重機(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

緬甸上邦朗水電站金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置充分考慮了電站運(yùn)行的檢修、維護(hù)等需要。目前電站所有機(jī)組均已發(fā)電，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備均已投入運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。

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Design and arrangement of hydraulic steel structure of Upper Paunglaung hydropower project

by WANG Chu-jun and JI Xue-song
PowerChina Kunming Engineering Corporation

The article gives a brief introduction on design,arrangement and operation of hydraulic steel structures of Upper Paunglaung hydropower project,for reference.

Upper Paunglaung hydropower project;hydraulic steel structure;design and arrangement; operation

book=47,ebook=53

TV547

B

1671-1092（2016）06-0047-06

2016-11-08

王處軍（1976-），男，重慶開(kāi)縣人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

作者郵箱：465276587@qq.com