草街航電樞紐2×2500kN壩頂門機安裝技術

楊關智,安郁亮

(1.中國水利水電第十二工程局有限公司， 浙江 麗水 323000；2.重慶航運建設發(fā)展有限公司，重慶 401121)

1 工程概述

草街航電樞紐是嘉陵江干流合川至河口段自上而下渠化梯級開發(fā)的第二個梯級，是嘉陵江航運梯級開發(fā)的關鍵性工程。該樞紐工程是國務院西部開發(fā)辦公室確定的2005年西部十大建設工程，是交通部在內河投資建設的最大項目，是重慶市政府確定的重點工程。樞紐由船閘、河床式廠房、沖沙閘、泄洪閘等建筑物組成。攔河壩為混凝土重力壩，壩頂高程221.50m，壩頂全長665m。工程以發(fā)展航運為主要目的，兼有發(fā)電、攔沙減淤、灌溉等水資源綜合利用效益，電站安裝4臺單機容量為12.5萬kW軸流轉漿式水輪發(fā)電機組，年平均發(fā)電量20.18億kW·h。

草街航電樞紐廠房進水口壩頂布置一臺2×2 500kN雙向門式啟閉機，覆蓋左岸安裝間與廠房進水口壩段，門機沿壩軸線方向運行，其軌頂高程為221.50m，軌道跨距為18.6m，最大揚程為60m，壩面揚程為26.4m。門機除配備有檢修、事故閘門液壓抓梁，攔污柵液壓抓梁外，還配有清污機，同時還為廠房機組大件進廠提供裝卸服務。

2 門機性能參數及工作原理

2.1 門機組成

門機主要由大車運行機構、下橫梁、門腿、中橫梁、上橫梁、主梁、端梁、小車、司機室、夾軌器、電纜卷筒、大、小車供電裝置、電氣設備及起升機構等組成，單臺門機總重約742t。

2.2 門機工作原理

門機大車行走機構采用對半驅動方式，機構車輪總數16個，其中主動輪8個，即采用對半驅動方式。小車運行機構亦采用對半驅動方式，機構總輪數為8個，主動輪4個。大、小車行走機構驅動裝置均采用變頻電機，通過改變電機頻率來完成調速。

起升機構為雙吊點，采用雙卷筒驅動方式，由2臺電動機經減速器變速后分別驅動2個卷筒旋轉，為保證兩個卷筒同步，在兩套傳動機構高速端通過齒輪聯軸器、中間軸相聯接，以保證雙吊點啟閉閘門時兩臺電動機的剛性同步。驅動裝置采用變頻電機，通過改變電機頻率來完成起升速度的調整。

3 安裝過程及質量控制

3.1 施工準備

(1)門機安裝前,對到貨的構件、設備進行清點、檢查，機械及傳動部位進行清洗，并按圖紙要求加入潤滑油脂；

(2)根據土建施工進度確定門機安裝定位區(qū)，在安裝部位混凝土澆筑至壩的前一倉，預埋一定地錨供門機安裝時拉設纜風繩；

(3)門機安裝前，在軌道上測放控制點、線，要求其高程的相對偏差、跨距及對角線偏差不大于2mm。

3.2 安裝流程

門機的安裝工藝流程如下:

大車行走機構安裝→下橫梁安裝→門架安裝→小車架吊裝→主起升機構吊裝→機房吊裝→梯子、平臺及欄桿等附件安裝→電氣設備安裝、調試→起升鋼絲繩纏繞→荷載試驗。

3.3 施工過程控制

3.3.1 大車行走機構安裝

大車運行機構由四個臺車組單元組成，每個臺車組單元組重21.312t，采用70t汽車吊配合260t履帶吊翻身、吊裝就位。首先按運行機構的基距14 000mm在軌道上放點(或按同一側運行機構最外側車輪間距22 700mm放點)，臺車吊裝就位后，首先用4臺10t千斤頂將臺車水平、中心線調整到位，然后用花蘭螺栓一頭焊在臺車上，另一頭焊在地面預埋板上加固臺車并精調臺車水平及車輪的傾斜度；4個臺車就位后，調整臺車平衡梁支座板相互間距及對角線以及各臺車車輪的傾斜、同位差等滿足驗收規(guī)范后，用型鋼將臺車和地面預埋錨板進行可靠加固，并用楔子板將車輪與軌道接觸踏面左右頂死，以防竄位。

3.3.2 下橫梁安裝

下橫梁單重22.218t，上下游側各1根，采用260t履帶吊吊裝。為便于下橫梁與臺車平衡梁順利對位，下橫梁吊裝前再次仔細檢查大車行走機構的跨距及對角差，并將下橫梁下法蘭孔與臺車平衡梁上法蘭孔兩組合面的定位孔實際跨距尺寸進行比較，偏差不要超過±1mm。下橫梁起吊后應檢查其平衡情況，若不平衡，用10t手拉葫蘆將其調平。就位時用定位銷及釬棍幫助對位，對位完畢把合好連接螺栓并擰緊。調整下橫梁上法蘭面水平，調整合格后，再用[20槽鋼將單個下橫梁支撐于地面上。

3.3.3 門架安裝

壩頂門機的門架由四根門腿、兩根主梁、兩根端梁、兩根下橫梁、兩根中橫梁、兩根上橫梁組成,總重量為387.352t。

3.3.3.1 門腿安裝

門腿安裝采用工作面拼裝，一次起吊就位的方法。根據施工條件，將門腿按上下游方向拼裝為兩大件，分兩次安裝(下游側門腿吊裝完成后再進行上游側門腿的拼裝及吊裝)。先將下游側的兩條門腿與上橫梁、中橫梁在工作面上進行拼裝成整件，并將部分爬梯欄梯等附件在地面一起拼裝(組件高22.73m、寬16m、重約130t)。然后用QUY260起重機(260t覆帶吊主臂長度39m，回轉半徑9m時，最大吊重140t)吊組件上部，LT1070汽車吊(70t汽車吊)輔助翻身之后，由QUY260起重機一次吊裝就位。在門腿的上下游分別拉2道纜風繩，用來固定門腿和調整門腿的垂直度，為避免纜風繩與后續(xù)吊裝作業(yè)的履帶吊主臂干擾，內側的纜風繩交叉系纜。

3.3.3.2 主梁、端梁的安裝工序

主梁、端梁安裝的準備工作：先將主梁和端梁內的電氣柜安放到位，用螺栓緊固，并將端梁與右側主梁在地面上預拼裝在一起(高強度螺栓進行初擰，部分螺栓孔用橄纜沖替換)，然后在門腿頂端搭好施工腳手架(門腿吊裝前在作業(yè)面下方1.5m焊接一施工平臺)，然后通過纜風繩系5t手拉葫蘆調整門腿開擋距離及垂直度至初步調整合格，在右側主梁吊裝就位后，調整主梁的上下游側高差及主梁平面度，測量合格后將主梁與門腿法蘭面點焊在一起，然后用260t履帶吊將左側主梁吊裝到位與端梁進行組合，吊裝時用一臺70t汽車吊配合端梁與主梁組合，并將左側主梁的上下游高差、水平及主梁四個門腿處的對角線調整到規(guī)范之內。合格后將主梁與其法蘭盤焊接，并進行端梁與主梁高強度螺栓的終擰。

3.3.3.3 主梁與門腿連接處的焊接

門腿上部法蘭面與箱形主梁連接處為單V型組合焊縫，屬于一類焊縫。主梁與每支門腿連接處有4條焊縫，由4名焊工采用相同規(guī)范分段退步對稱施焊，分段長度為400～500mm。單側焊接完成后，背縫用碳弧氣刨進行清根，并用砂輪打磨修整后焊接，焊接過程中嚴格遵守焊接規(guī)范要求，以控制焊接線能量及變形。焊接完成后24小時進行超聲波無損檢測。

3.3.4 小車安裝

小車主要由小車行走機構、小車架、起升機構組成。在出廠時將小車的小車行走機構和小車架組裝為兩片。小車起升機構由兩個主起升電機、兩個卷筒、兩個減速箱、兩套起升滑輪組等組成。

3.3.4.1 小車架的安裝

小車架的安裝采用分片吊裝的方法。先在小車軌道上根據小車輪距用水準儀找出4個高差相對較小的點，單片小車架與小車行走機構重約42t，采用200t汽車吊進行吊裝(主臂長度70m，回轉半徑12m，最大吊重49.8t)。為便于機架對位連接，起吊后應檢查每部分機架的平衡情況，若不平衡則用20t葫蘆將其調平。主小車架上的高強螺栓待機架整體拼裝完畢各項尺寸檢測合格后終擰到位。將車輪與軌道兩側的間隙調整至一致，用型鋼將主小車架與主縱梁連接固定，以防止風吹動主小車行走。

3.3.4.2 起升卷筒及減速器安裝

根據現場安裝條件，將減速器與卷筒分別使用200t汽車吊吊裝就位，接著進行電動機及制動器等的吊裝。

3.3.4.3 小車機房安裝

小車機房(頂蓋除外)按照圖紙編號在地面拼裝成整體。為了防止吊裝過程中機房框架變形導致后續(xù)頂蓋安裝時螺孔錯位，將機房框架槽鋼用型鋼連接并打上剪刀撐。

3.3.4.4 小車機房頂蓋及檢修吊安裝

小車機房中的2t檢修吊在頂蓋吊裝前用70t汽車吊分體吊裝就位。小車機房頂蓋及圍護按照圖紙編號分別吊裝就位。

3.3.4.5 起升機構鋼絲繩穿繞

起升機構鋼絲繩穿繞前進行破勁處理，下料長度按計算確定并加以調整以保證吊具平衡。鋼絲繩、滑輪、卷筒、主、副鉤連接纏繞方式應符合圖紙的規(guī)定。

3.3.5 電氣設備安裝調試

電氣設備安裝、調試，均按設計圖紙、DL/T5019-94規(guī)范和制造廠技術要求進行施工。單個系統安裝調試完畢后進行機電聯調，并檢查各機構運轉情況。

4 門機試運轉

試運轉步驟按空載試運轉、靜荷載試驗和動荷載試驗進行。

4.1 空載試運轉

本試驗的目的是檢驗制造安裝缺陷，以及電氣設備接線控制動作的準確性。起升機構和行走機構(大車和小車)應分別在行程的上、下往返3次，各機構應運行正常、無異常聲響，行走機構的車輪應無卡軌、啃軌和障礙等異?，F象。制動器工作靈活可靠，滑輪無跳槽、滯轉等現象。試驗時應對各安全限位裝置進行調整，同時檢測起升、牽引電機電流值。

4.2 荷載試驗

門機空載試運轉完成后，各機構運轉正常，才能進行荷載試驗，荷載試驗先進行靜荷載試驗，再進行動荷載試驗。門機試驗的試件用汽車吊吊入吊架內，并核定其重量，按載荷所需計算總重進行各種工況下的荷載試驗。

4.2.1 靜荷載試驗

(1)試驗荷載依次分別采用額載定荷的75%、100%和125%，試驗的目的是檢驗門機各部件和金屬結構的承載能力。

(2)起吊1.25倍額定負荷，在離地面100～200mm處，停留10min，然后卸去負荷，檢查門機和梁的永久變形。

5 安裝的一些經驗

(1)水電站壩頂門機安裝場地一般比較狹窄，采用大型機械設備吊裝要精確確定部件拼裝工位，主吊機與輔助吊機停放工位，否則將難于滿足現場安裝要求；

(2)在不影響吊裝的情況下，在地面上便于施工時盡量把附件安裝在主件上，隨主件一起吊裝就位，可以節(jié)省吊裝時間，減少高空作業(yè)，減少安全風險，降低安裝難度，加快施工進度;

(3)門腿在地面組裝時，要精確控制門腿下法蘭面螺孔與下橫梁上法蘭螺孔相對錯位及同側兩根門腿上、下口開檔尺寸，以保證門腿吊裝能與下橫梁定位塊精確定位。

6 結 語

草街航電樞紐廠房進水口2×2 500kN雙向門機利用260t履帶吊和200t汽車吊進行大部件吊裝，將立體拼裝改為地面組裝、整體吊裝，盡量減少高空作業(yè)，加快安裝進度。實現了門機快速投產運行，為草街航電樞紐按時下閘蓄水與度汛、機組大件進廠裝卸創(chuàng)造了必要的條件，并降低了安裝成本，保證了機組安裝進度，創(chuàng)造了巨大的經濟效益。