何衛(wèi)東，佟子健，宋思雨

（1.湖南涔天河工程建設(shè)投資有限責(zé)任公司，湖南 永州425500；2.北京世紀(jì)合興起重科技有限公司，北京102627）

1 前言

2011年中央1號文件明確指出“加快水利改革發(fā)展，不僅事關(guān)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展，而且事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局；不僅關(guān)系到防洪安全、洪水安全、糧食安全，而且關(guān)系到經(jīng)濟(jì)安全、生態(tài)安全、國家安全”，開始全面樹立水安全保障的理念。2014年習(xí)總書記指出，河川之危、水源之危是生存環(huán)境之危、民族存續(xù)之危。全黨要大力增強(qiáng)水憂患意識、水危機(jī)意識，從全面建成小康社會、實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，重視解決好水安全問題。

2016年7月，習(xí)總書記在河北唐山調(diào)研中還指出“堅(jiān)持以防為主、防抗救相結(jié)合，堅(jiān)持常態(tài)減災(zāi)和非常態(tài)救災(zāi)相統(tǒng)一，努力實(shí)現(xiàn)從注重災(zāi)后救助向?yàn)?zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變、從應(yīng)對單一災(zāi)種向綜合減災(zāi)轉(zhuǎn)變、從減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變”，提出了災(zāi)前預(yù)防的重要性。

水庫是水利工程的重要組成部分，水庫安全是實(shí)現(xiàn)水庫巨大功能和社會效益的前提條件。保證水庫安全，防范化解災(zāi)害及突發(fā)事故帶來的重大風(fēng)險(xiǎn)威脅，是水利工程管理工作的重中之重。水庫的泄洪設(shè)施作為水庫的一項(xiàng)重要組成部分，其主要功能和作用是實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)峰泄洪、保壩安全，因此，泄洪設(shè)施是否能夠確保正常、安全運(yùn)行直接影響到水庫大壩的安全，以及下游的人民安全。

2 卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器

2.1 啟閉機(jī)設(shè)備現(xiàn)狀

泄洪設(shè)備的擋水設(shè)備為閘門設(shè)備，操作設(shè)備為啟閉機(jī)設(shè)備，《水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》《水電站大壩運(yùn)行安全評價(jià)導(dǎo)則》對泄洪設(shè)施的啟閉機(jī)設(shè)備均提出了更高的要求，并作出了相關(guān)運(yùn)行可靠性的規(guī)定。

啟閉機(jī)設(shè)備是由機(jī)械和電氣兩部分組成[1]，機(jī)械部分運(yùn)行的可靠性一般較高，出現(xiàn)故障的可能性較小，電氣部分受各種因素的影響較大，如溫度、濕度、程序、電網(wǎng)穩(wěn)定性等，出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)較多。對于泄洪設(shè)施的啟閉機(jī)設(shè)備，常規(guī)提高運(yùn)行可靠性的措施為泄洪設(shè)施的啟閉機(jī)提供備用電源，從提高電源的可靠性方面來提高啟閉機(jī)運(yùn)行的可靠性。但電源僅是啟閉機(jī)設(shè)備運(yùn)行的要素之一，若啟閉機(jī)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，或是電氣元器件出現(xiàn)故障，亦或是電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，即使供電電源正常，啟閉機(jī)也不能正常工作。

2.2 啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器成果

北京世紀(jì)合興起重科技有限公司通過多年的調(diào)查、研究、試驗(yàn)，研發(fā)出來的MQHGTD 系列卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器、MQHGYD 系列液壓啟閉機(jī)應(yīng)急操作器和MQHGKD 系列螺桿啟閉機(jī)應(yīng)急操作器，能在啟閉機(jī)電源及備用電源出現(xiàn)故障，或柴油發(fā)電設(shè)備、電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障、電氣元器件出現(xiàn)故障、電氣控制系統(tǒng)、液壓元器件出現(xiàn)故障時(shí)，或極端天氣、自然災(zāi)害造成的大面積設(shè)備損壞等情況下，應(yīng)急操作啟閉機(jī)設(shè)備，可使啟閉機(jī)設(shè)備運(yùn)行的可靠性提高到一個(gè)全新的臺階，是水利、水電工程的重要安全保障。應(yīng)急操作器平時(shí)與啟閉機(jī)處于脫離狀態(tài)，對啟閉機(jī)的正常運(yùn)行無任何影響，需要應(yīng)急操作時(shí)連接上對啟閉機(jī)進(jìn)行操作。

同時(shí)應(yīng)急操作器還具備以下特點(diǎn)：

（1）無需電源，以柴油機(jī)為動(dòng)能，通過油路循環(huán)實(shí)現(xiàn)啟閉功能。

（2）起閉速度快，完美替代手搖機(jī)構(gòu)（額定速度的1/2～1/5）。

（3）本產(chǎn)品不使用時(shí)與啟閉機(jī)處于完全分離狀態(tài)，互不干擾。

（4）使用時(shí)連接迅速、簡單（卷揚(yáng)花鍵離合、液壓開關(guān)閥組）。

（5）液壓應(yīng)急操作器有液壓鎖功能，閘門可長時(shí)間保持在某一位置。

（6）卷揚(yáng)應(yīng)急操作器動(dòng)力單元可一對多個(gè)閘門，實(shí)現(xiàn)逐一起升功能，可連續(xù)作業(yè)。

（7）低轉(zhuǎn)速大扭矩，最大限度的對現(xiàn)有啟閉機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容，應(yīng)急啟升閘門。

（8）無電操作、無漏電風(fēng)險(xiǎn)，可避免突發(fā)事件來臨時(shí)電源導(dǎo)致的二次安全事故。

MQHGTD 系列卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器安裝位置靈活，可與卷揚(yáng)啟閉機(jī)的電動(dòng)機(jī)后出軸或減速器輸入軸相聯(lián)，如圖1所示。

MQHGTD 系列卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器執(zhí)行閉門操作時(shí)無需電源，其利用自身內(nèi)部的液壓阻尼系統(tǒng)可平穩(wěn)控制閘門下降運(yùn)行。啟閉機(jī)需應(yīng)急起升操作時(shí)，動(dòng)力單元通過快速接頭經(jīng)3條高壓管路與卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器連接。通過動(dòng)力單元產(chǎn)生壓力油驅(qū)動(dòng)應(yīng)急操作器工作，從而驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)平穩(wěn)操作閘門開啟。MQHGTD 系列卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器動(dòng)力單元為便攜移動(dòng)式設(shè)計(jì)，一個(gè)動(dòng)力單元可用于多個(gè)液控應(yīng)急操作器。

3 卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器的應(yīng)用

3.1 工程背景

湖南省涔天河水庫擴(kuò)建工程壩址位于湘水支流瀟水上游霧江段，壩址位于永州市江華瑤族自治縣東田鎮(zhèn)境內(nèi)，下距東田鎮(zhèn)和江華縣城分別為3km和12km。本工程是以灌溉、防洪、向湘江下游長株潭河段補(bǔ)水為主，兼顧發(fā)電、航運(yùn)等綜合利用的大型水利水電工程。水庫正常蓄水位為313.0m，總庫容為15.1億m3，防洪庫容2.5億m3；水電站裝機(jī)容量為200MW；船舶通航等級為50t 級。樞紐工程由鋼筋混凝土面板堆石壩、1～2號泄洪洞、放空洞、發(fā)電引水洞、電站廠房和灌溉渠首工程等主要建筑物組成[2]。

圖1

3.2 工程應(yīng)用

涔天河水庫擴(kuò)建工程是湖南省重點(diǎn)工程，為提高泄洪設(shè)施的可靠性，在泄洪設(shè)施的啟閉機(jī)上均配置了MQHGTD、MQHGYD 系列啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器。2018年3月19日，涔天河水庫進(jìn)行汛前防洪仿真演練。水庫接近預(yù)警水位，根據(jù)工程度汛方案，需要開啟弧形工作閘門進(jìn)行泄洪。在準(zhǔn)備提起落在門槽底部的事故檢修閘門時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)電機(jī)、電源和備用柴油發(fā)電機(jī)均出現(xiàn)故障，無法提門，情況十分緊急。經(jīng)會商后決定使用無電液控應(yīng)急操作裝置提門，并請求設(shè)備廠家派人支援。在迅速趕到的設(shè)備廠家技術(shù)人員的幫助下，將重達(dá)169t 的1號泄洪洞進(jìn)口事故檢修閘門提起，順利開啟弧形工作閘門泄洪。這是我國大型水庫首次使用無電液控應(yīng)急操作裝置成功進(jìn)行的實(shí)際應(yīng)急提門操作，效果十分明顯。

3.2.1 卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器選型計(jì)算

湖南瀟水涔天河水庫擴(kuò)建工程1號泄洪洞事故檢修閘門，采用2×4000kN-66m 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，其參數(shù)如表1所示。

表1 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)參數(shù)

應(yīng)急操作器選型功率：

式中：P電機(jī)-電機(jī)功率，160kW；SF-增容系數(shù)，1.15；P應(yīng)急-應(yīng)急選型功率。

根據(jù)選型功率選用MQHGTD-120卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器，其主要參數(shù)見表2。

表2 應(yīng)急操作器主要參數(shù)

根據(jù)MQHGTD-120的參數(shù)，計(jì)算得到啟升閘門速度為：

啟升速度約為原啟升速度的1/12。

3.2.2 現(xiàn)場操作

（1）檢查應(yīng)急動(dòng)力單元燃料是否充足，點(diǎn)火是否正常，液壓油是否充足，油管及快速接頭是否能正常連接應(yīng)急操作器，確保動(dòng)力單元能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）確認(rèn)提起閘門時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)向后，對2個(gè)換向球閥工作位進(jìn)行設(shè)定。

（3）將離合器合上，使應(yīng)急操作器與電機(jī)處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。

（4）應(yīng)急操作器加液壓油（與動(dòng)力單元液壓油油號相同）。

（5）打開應(yīng)急操作器小門，將動(dòng)力單元上的油管與應(yīng)急操作器對應(yīng)快速接頭連接。

（6）將應(yīng)急操作器的控制桿撥至起升位置。

（7）啟動(dòng)動(dòng)力單元，調(diào)整動(dòng)力單元油門。

（8）將動(dòng)力單元換向閥撥至起升位置，同時(shí)手動(dòng)松開啟閉機(jī)制動(dòng)。

（9）觀察動(dòng)力單元的壓力表及油溫表，直至閘門提起至指定位置。

（10）將啟閉機(jī)制動(dòng)器手動(dòng)關(guān)閉，將動(dòng)力單元換向閥撥至“0”位，關(guān)閉動(dòng)力單元，斷開與應(yīng)急操作器連接的所有油管，將應(yīng)急操作器的控制桿撥至下降位置，關(guān)閉應(yīng)急操作器小門。

（11）將啟閉機(jī)制動(dòng)器手動(dòng)緩慢松開，閘門緩慢下降，到達(dá)指定位置，手動(dòng)關(guān)閉（抱死）制動(dòng)器。

（12）將離合器與電動(dòng)機(jī)軸分離，使應(yīng)急操作器與電機(jī)處于斷開狀態(tài)。

（13）清理現(xiàn)場。

3.2.3 事后總結(jié)

至此順利通過應(yīng)急操作器對泄洪閘啟閉機(jī)進(jìn)行了應(yīng)急開閘操作，使水庫順利泄洪，消除了涔天河水庫擴(kuò)建工程水庫運(yùn)行的一項(xiàng)重大安全隱患。實(shí)踐證明，應(yīng)急操作器為涔天河水庫擴(kuò)建工程水庫運(yùn)行提供了更高一層的安全保障，也為其他工程提供了工程實(shí)踐及借鑒經(jīng)驗(yàn)。

涔天河水庫擴(kuò)建工程泄洪閘啟閉機(jī)為2×4000kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，屬超大容量雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)，成功通過應(yīng)急操作器順利操作，說明MQHGTD 系列卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器具有高度的運(yùn)行可靠性和實(shí)用性。

4 結(jié)語

水庫安全是經(jīng)濟(jì)、社會多方面的要求，水庫泄洪設(shè)施的啟閉機(jī)設(shè)備運(yùn)行的可靠性是水庫安全的基礎(chǔ)之一，卷揚(yáng)啟閉機(jī)無電液控應(yīng)急操作器及動(dòng)力單元在涔天河水庫2×4000kN 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)上成功應(yīng)用，說明應(yīng)急操作器具有很高的實(shí)用性，啟閉機(jī)應(yīng)急操作器占啟閉機(jī)設(shè)備的投資比例非常小，同時(shí)應(yīng)急操作器平時(shí)與啟閉機(jī)處于脫離狀態(tài)，對啟閉機(jī)的正常運(yùn)行無任何影響，但可使啟閉機(jī)設(shè)備運(yùn)行的可靠性提高到一個(gè)全新的層面，社會、經(jīng)濟(jì)效益突出，具有廣泛的推廣應(yīng)用意義。

重視水利、水電工程的水庫安全管理工作，做好災(zāi)前預(yù)防工作，寧可十防九空，不可一次不防；寧可備而不用，不可用而無備。