革什扎河吉牛水電站的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：革什扎河吉牛水電站為典型的低閘引水式電站，其金屬結(jié)構(gòu)包括泄水系統(tǒng)、引水系統(tǒng)及尾水系統(tǒng)的閘門及啟閉機(jī)設(shè)備。介紹該電站各部位閘門、啟閉機(jī)的布置、選型等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并總結(jié)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：吉牛水電站 金屬結(jié)構(gòu) 回轉(zhuǎn)式清污機(jī)

中圖分類號(hào)：TV34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）011-114-02

1 概述

吉牛水電站位于甘孜州丹巴縣革什扎河干流上，是革什扎河“一庫四級(jí)”水電開發(fā)方案的最后一級(jí)。電站共裝2臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2€？20MW，為單一發(fā)電工程，無灌溉、防洪等要求。水庫正常蓄水位2378.00m，總庫容 197.5萬m3，具有日調(diào)節(jié)性能。引水線路全長(zhǎng)22.4km，額定引用流量60.28m3/s，為典型的低閘引水式電站。

吉牛水電站金屬結(jié)構(gòu)包括泄水系統(tǒng)、引水系統(tǒng)和尾水系統(tǒng)三部分的閘門和啟閉設(shè)備，各部位閘門、啟閉機(jī)的選型及設(shè)計(jì)情況介紹如下。

2 首部樞紐布置概況

首部樞紐閘壩從右至左依次布置右岸擋水壩段、泄洪閘、沖沙閘、左岸擋水壩段，取水口側(cè)向布置于河道左岸，在主河床布置一孔沖沙閘和兩孔泄洪閘，構(gòu)成“正向沖沙、泄洪，側(cè)向取水”的引水防沙和泄洪沖沙的樞紐布置體系，如圖1所示。

3 泄水系統(tǒng)的閘門與啟閉設(shè)備

泄水系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)由兩孔泄洪閘和一孔沖沙閘的閘門和啟閉設(shè)備組成。泄洪閘和沖沙閘采用同一底坎高程2362.00m，底坎以上高1.2m范圍的流道布置有厚12mm材料為Q235B的鋼襯。壩頂高程2380.00m，壩前正常蓄水位為2378.00m，設(shè)計(jì)洪水位為2371.77m，校核洪水位為2369.76m。

3.1 泄洪閘的閘門與啟閉機(jī)

泄洪閘位于主河床上，共兩孔，底坎高程為2362.00m。其主要作用是泄洪期泄洪，由于閘門為動(dòng)水啟閉，且有局部開啟控制流量要求，而弧形閘門無門槽邊界突變，水流順暢，因此設(shè)置兩扇弧形工作閘門。為檢修和維護(hù)工作閘門及門槽，在工作閘門前面設(shè)置檢修閘門，兩孔共用一扇門葉。

3.1.1 泄洪閘工作閘門與啟閉機(jī)

工作閘門按正常蓄水位2378.00m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為6€？-16m（寬€贅？水頭，下同），門型為潛孔主橫梁直支臂弧形閘門，采用自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，總水壓力為6438kN。閘門支鉸高度7.5m，面板曲率半徑為10m。閘門的主橫梁及支臂均為箱型梁結(jié)構(gòu)，頂水封采用P60A橡塑水封固定在門葉上，在閘門關(guān)閉后起封水作用，另在門槽頂楣上設(shè)一道外PL-B型橡塑水封，在閘門開啟過程中防止門頂縫隙射水；側(cè)水封為P45B方形橡塑水封，底水封為條形橡膠水封。

閘門為動(dòng)水啟閉，雙吊點(diǎn)起吊（間距5.5m），可局部開啟，由行程為4.8m，容量為2€？30kN的懸掛式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。油缸上鉸點(diǎn)與埋設(shè)在閘墩內(nèi)的上部支座相連，油缸活塞桿的下端與閘門邊梁腹板上的吊耳相連。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)可現(xiàn)地操作，也可通過安裝在閘首值班室的閘門現(xiàn)地控制單元（5LCU）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

3.1.2 泄洪閘檢修閘門與啟閉機(jī)

檢修閘門按正常蓄水位2378.00m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為6€？.2-16m，門型為潛孔平面滑動(dòng)閘門，面板和水封均設(shè)在下游側(cè)，總水壓力為5517kN。門葉結(jié)構(gòu)主要材料為Q235B，沿高度方向分為3節(jié)制造、運(yùn)輸，下2節(jié)于工地焊接成一整體，上節(jié)通過銷軸加活動(dòng)聯(lián)接板與下2節(jié)聯(lián)接；節(jié)間水封位于上節(jié)底部，節(jié)間充水的開啟行程為0～120mm。頂、側(cè)水封采用P60A橡塑水封，底水封為條型橡膠水封。閘門主支承采用NL150型滑道，并設(shè)有8套懸臂式側(cè)輪導(dǎo)向裝置。

閘門為靜水啟閉，單吊點(diǎn)起吊，啟門時(shí)先起吊上節(jié)門葉約100mm進(jìn)行節(jié)間充水，待上下游水位差小于3m后提起整扇門葉，由壩頂630/50kN單向門機(jī)通過拉桿操作。

泄洪閘閘門、啟閉機(jī)設(shè)備的布置情況如圖2所示。

3.2 沖沙閘的閘門與啟閉機(jī)

沖沙閘位于泄洪閘的左側(cè)，共一孔，底坎高程為2362.00m，其主要作用是排沙，兼顧泄洪，設(shè)有一扇工作閘門和一扇檢修閘門。

3.2.1 沖沙閘工作閘門與啟閉機(jī)

工作閘門按正常蓄水位2378.00m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為2.5€？-16m，門型為潛孔主縱梁直支臂弧形閘門，采用自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，總水壓力為2369kN。閘門支鉸高度7.5m，面板曲率半徑為10m。閘門的主縱梁和支臂為工字梁結(jié)構(gòu)，水封設(shè)置與泄洪閘工作閘門類似，不再贅敘。

閘門為動(dòng)水啟閉，可局部開啟，由行程為4.8m，容量為630kN的懸掛式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。油缸上鉸點(diǎn)與錨固在孔口上方的油缸支座相連，油缸活塞桿的下端與閘門縱梁腹板上的吊耳相連。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)可現(xiàn)地操作，也可通過安裝在閘首值班室的閘門現(xiàn)地控制單元（5LCU）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

3.2.2 沖沙閘檢修閘門與啟閉機(jī)

檢修閘門按正常蓄水位2378.00m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為2.5€？2-16m，門型為潛孔平面滑動(dòng)閘門，面板和水封均設(shè)在下游側(cè)，總水壓力為2725kN。門葉結(jié)構(gòu)主要材料為Q235B，整體制造、運(yùn)輸。閘門主支承采用NL150型滑道，并設(shè)有6個(gè)側(cè)導(dǎo)向裝置。頂、側(cè)水封采用P60A橡塑水封，底水封為條型橡膠水封。

閘門為靜水啟閉，單吊點(diǎn)起吊，啟門時(shí)先將門葉提起約100mm進(jìn)行小開度充水，待上下游水位差小于3m后啟門，由壩頂630/50kN單向門機(jī)通過拉桿操作。

沖沙閘閘門、啟閉機(jī)設(shè)備的立面布置情況與泄洪閘（圖2）類似。

4 引水系統(tǒng)的閘門與啟閉設(shè)備

引水系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備由取水口回轉(zhuǎn)式清污機(jī)、進(jìn)水口事故閘門及啟閉設(shè)備、引水隧洞施工支洞封堵閘門三部分組成。

4.1 取水口回轉(zhuǎn)式清污機(jī)

取水口位于河床的左岸，通過中墩分隔為兩孔，底坎高程為2367.00m。

為防止污物進(jìn)入水輪機(jī)，每孔設(shè)置一套露頂回轉(zhuǎn)式清污機(jī)進(jìn)行攔污、清污，污物直接輸送至壩面皮帶輸送機(jī)和料斗中，再由皮帶輸送機(jī)輸送至卸污平臺(tái)或直接轉(zhuǎn)運(yùn)至指定位置。兩套回轉(zhuǎn)式清污機(jī)共用一套皮帶輸送機(jī)及料斗。

回轉(zhuǎn)式清污機(jī)的孔口尺寸為5€？3-4m，按70€扒閾輩賈茫ぬ蹙瘓轡？0mm。在回轉(zhuǎn)式清污機(jī)前后埋設(shè)有測(cè)量水位差裝置，當(dāng)污物堵塞致使回轉(zhuǎn)式清污機(jī)柵前、后水位差大于2.5m時(shí)，通過聲光報(bào)警信號(hào)提醒進(jìn)行清污作業(yè)。因回轉(zhuǎn)式清污機(jī)水下結(jié)構(gòu)的破壞幾率較小，其檢修可在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)擇機(jī)進(jìn)行，采用2€？00kN手動(dòng)葫蘆將回轉(zhuǎn)式清污機(jī)柵體旋轉(zhuǎn)起吊并鎖定在壩面上進(jìn)行維修。

4.2 引水隧洞進(jìn)口事故閘門與啟閉機(jī)

引水隧洞進(jìn)水閘位于取水口后約20m處，進(jìn)口布置有一扇事故閘門，用于引水隧洞檢修及下游流道的事故保護(hù)。事故閘門的底坎高程為2362.80m。

事故閘門按正常蓄水位2378.00m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為5.6€？.6-15.2m，門型為潛孔平面定輪閘門，面板及水封設(shè)在上游側(cè)， 700mm簡(jiǎn)支式定輪支承，總水壓力為4613kN。門葉結(jié)構(gòu)主要材料為Q345B，沿高度方向分上下2節(jié)制作、運(yùn)輸，在工地焊接成一整體。定輪直徑為 700mm，定輪材料ZG310-570鑄鋼，軸材料為40Cr合金鋼，定輪軸直徑130mm，軸承為FZ-8自潤(rùn)滑軸套。頂、側(cè)水封采用P60A橡塑水封，底水封為條形橡膠水封。

閘門可動(dòng)水閉門，小開度向引水隧洞內(nèi)充水平壓后啟門。閘門由設(shè)置在2389.00m高程啟閉機(jī)房?jī)?nèi)的800kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)現(xiàn)地操作，并可通過安裝在閘首值班室的閘門現(xiàn)地控制單元（5LCU）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方狀態(tài)監(jiān)視。事故閘門平時(shí)鎖定在壩頂平臺(tái)上。

4.3 引水隧洞施工支洞封堵閘門

由于引水隧洞長(zhǎng)達(dá)22.4km，考慮到今后對(duì)引水隧洞的維護(hù)和檢修，分別在2#、4#、7#和10#在施工支洞與主洞交叉處留有進(jìn)人孔，并設(shè)置封堵閘門。閘門孔口尺寸為2.4€？-80m，門型為潛孔平面鉸鏈閘門，總水壓力為4741kN。門葉結(jié)構(gòu)主要材料為Q235B，布置5根焊接工字形橫梁，中間設(shè)縱隔板，邊梁為工字形焊接結(jié)構(gòu)，門底設(shè)滾輪，門側(cè)設(shè)置兩個(gè)鉸鏈與門槽埋件相連，水封為 型橡膠水封。

閘門操作方式為無水條件下人工啟閉，閘門封閉進(jìn)人孔時(shí)，采用螺栓將門葉與埋件進(jìn)行固定，完全關(guān)緊時(shí)水封壓縮4mm，應(yīng)保證水封均勻接觸止水座板。當(dāng)引水隧洞處于有水狀態(tài)時(shí)，嚴(yán)禁開啟封堵閘門。

引水系統(tǒng)閘門、啟閉機(jī)設(shè)備的布置情況如圖3所示。

5 尾水系統(tǒng)的閘門與啟閉設(shè)備

為了方便施工期擋水、機(jī)組檢修以及防止尾水高于最高發(fā)電尾水位時(shí)水流倒灌現(xiàn)象，在尾水管出口設(shè)有檢修閘門。兩臺(tái)機(jī)組共兩孔，設(shè)置兩扇檢修閘門，為了提高操作效率，每扇閘門各設(shè)一套啟閉設(shè)備。廠房的尾水校核洪水位為1869.89m，最高發(fā)電尾水位為1867.34m，閘門底坎高程為1863.84m，尾水操作平臺(tái)高程為1873.55m。

檢修閘門按尾水校核洪水位1869.89m設(shè)計(jì)，孔口尺寸為5m€？.41m-6.05m，門型為潛孔式平面滑動(dòng)閘門，面板和水封設(shè)在上游側(cè)，總水壓力為876kN。門葉結(jié)構(gòu)主要材料為Q235B，沿高度方向分為2節(jié)制造、運(yùn)輸。閘門上游側(cè)主支承采用平面鑄鐵滑道，下游側(cè)設(shè)有彈簧反輪裝置。頂、側(cè)水封采用P45A橡塑水封，底水封為條型橡膠水封。

閘門為靜水啟閉，由2€？00kN固定式電動(dòng)葫蘆操作，雙吊點(diǎn)起吊（間距3.24m），啟門時(shí)，先將門葉提起約80mm進(jìn)行小開度充水，待上、下游水位差小于1m后啟門。閘門平時(shí)鎖定在尾水操作平臺(tái)上。

6 結(jié)語

（1）本文重點(diǎn)介紹了吉牛水電站的金屬結(jié)構(gòu)布置，論述了工程各部位閘門、啟閉機(jī)的選型、布置等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)類似布置的工程具有實(shí)際參考價(jià)值。

（2）吉牛水電站即將投運(yùn)發(fā)電，對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行梳理、總結(jié)與分析，對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的提煉、工程的可靠運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。