思南七里塘水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

陶 光 慧

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 工程概述

七里塘水電站位于貴州省思南縣境內(nèi)的六池河干流上，為六池河梯級(jí)規(guī)劃的第三級(jí)。電站正常蓄水位高程532 m，水庫(kù)總庫(kù)容0.705億m3，本工程規(guī)模為中型水庫(kù)，裝機(jī)容量為30 MW，屬小(1)型，壩后式開(kāi)發(fā)電站。電站樞紐總體布置為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩頂高程541 mm，壩頂寬6 m,最大壩高81 m。

本工程金屬結(jié)構(gòu)布置在泄水系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)上，共設(shè)有13道門槽(含攔污柵)，13扇閘門(含攔污柵)，配套的啟閉機(jī)設(shè)備選用卷?yè)P(yáng)式平面閘門啟閉機(jī)，共12臺(tái)，弧門液壓式啟閉機(jī)1套。金屬結(jié)構(gòu)總工程量約500 t。

2 引水發(fā)電系統(tǒng)

引水發(fā)電系統(tǒng)布置于大壩左岸，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要設(shè)置在取水口進(jìn)口、廠房尾水管出口處。包括攔污柵2扇、進(jìn)水口事故閘門1扇、尾水檢修閘門2扇及與閘門配套的固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

2.1 取水口進(jìn)口攔污柵及啟閉機(jī)

引水發(fā)電設(shè)施設(shè)有一岸塔式進(jìn)水口，在取水口進(jìn)口處設(shè)置有2扇攔污柵。攔污柵的底檻高程為508 m。攔污柵孔口尺寸為5 m×10 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭4 m。攔污柵為潛孔平面直立活動(dòng)式，運(yùn)行方式為靜水啟閉。攔污柵主材選用Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼。攔污柵主支承框架由主梁、邊梁、縱向聯(lián)結(jié)系和支承等組成，每扇攔污柵分3節(jié)制作安裝，每節(jié)攔污柵布置3根主橫梁，支承采用鋼滑塊，柵條與支承框架的連接采用焊接。

攔污柵采用提柵人工清污。每扇攔污柵均選用1套型號(hào)規(guī)格為QPQ2×160 kN-11 m的固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，雙吊點(diǎn)，啟門容量為2×160 kN，揚(yáng)程11 m。2套攔污柵共設(shè)置2套啟閉機(jī)操作控制。

2.2 取水口進(jìn)口事故閘門及啟閉機(jī)

在取水口進(jìn)口攔污柵的下游側(cè)設(shè)置有1扇事故閘門，事故閘門底檻高程為508 m。閘門孔口尺寸為5 m×5 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭32 m，總水壓力為7 621 kN。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門，主支承選用簡(jiǎn)支式定輪，反向支承選用反向滑塊，側(cè)支承選用簡(jiǎn)支式側(cè)輪裝置，面板及止水設(shè)置在閘門下游面。閘門運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，利用門體自重及水柱加重閉門，采用門頂充水閥進(jìn)行充水平壓后靜水提門。

啟閉機(jī)選用1套規(guī)格型號(hào)為QPG2×630 kN-36 m的高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，雙吊點(diǎn)，啟門容量為2×630 kN，揚(yáng)程36 m。通過(guò)啟閉機(jī)動(dòng)滑輪裝置與閘門吊耳連接，以實(shí)現(xiàn)閘門的提關(guān)。該閘門設(shè)置有水位儀(與攔污柵共用)，用于監(jiān)控閘門的充水平壓情況等，方便起閉操作，保障閘門的安全運(yùn)行。配備了一套啟閉機(jī)操作控制柜，閘門開(kāi)度及水位參數(shù)顯示于啟閉機(jī)控制柜顯示屏上。

2.3 廠房尾水管出口尾水檢修閘門及啟閉機(jī)

該電站引水發(fā)電采用一洞二機(jī)方式，在每臺(tái)機(jī)組出口各布置了一扇檢修閘門，用于機(jī)組的日常檢修。檢修閘門底檻高程為463.722 m, 閘門孔口尺寸為6.033 m×2.216 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭21 m，運(yùn)行方式為靜水啟閉，總水壓力為2 976 kN，主支承為鋼滑塊。閘門充水方式采用機(jī)組引水平壓。

啟閉機(jī)選用1套規(guī)格型號(hào)為QPG2×80 kN-24 m的高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，雙吊點(diǎn)，啟門容量為2×80 kN，揚(yáng)程24 m。2套攔污柵共設(shè)置2套啟閉機(jī)操作控制。

3 泄水系統(tǒng)

泄水系統(tǒng)由壩頂溢洪道、放空底孔和導(dǎo)流隧洞組成。溢洪道設(shè)置5孔，設(shè)露頂式平面工作閘門5扇；放空底孔設(shè)置1孔，由1扇事故閘門和1扇工作閘門及與閘門配套的固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)組成；導(dǎo)流隧洞設(shè)置潛孔式平面封堵閘門1扇及配套固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

3.1 溢洪道檢修閘門及工作閘門與啟閉機(jī)

溢洪道布置于壩頂中部，共設(shè)置有5孔泄洪孔，每孔溢洪道各設(shè)置1扇平面工作閘門。溢洪道堰頂高程為525 m，閘門底檻設(shè)置在堰頂下游側(cè)，高程為524.8 m。閘門孔口尺寸為8 m×7.7 m(寬×高)，設(shè) 計(jì) 水 頭 為 7.2 m，總 水 壓 力 為2 880 kN。閘門型式為露頂式平面定輪鋼閘門，主支承采用懸臂主輪。閘門主材為Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼。閘門的運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，雙吊點(diǎn)啟吊。

由于死水位與溢流堰頂高程(525 m)相同，在死水位情況下適當(dāng)采取簡(jiǎn)易措施即可對(duì)工作閘門埋件進(jìn)行檢修，因此，工作門前未設(shè)檢修門。

每扇工作閘門啟閉機(jī)各選用1臺(tái)規(guī)格型號(hào)為QPQ2×250kN-17 m的卷?yè)P(yáng)式平面閘門啟閉機(jī)，容量為2×250 kN，揚(yáng)程為17 m，設(shè)有獨(dú)立的操作控制柜。該閘門承擔(dān)水庫(kù)的泄洪工作，故其啟閉機(jī)設(shè)置有備用動(dòng)力：柴油發(fā)電機(jī)組，以確保大壩運(yùn)行安全。

3.2 放空底孔進(jìn)口檢修閘門及啟閉機(jī)

在放空底孔進(jìn)口處設(shè)置有1扇檢修閘門，檢修閘門底檻高程為495 m。閘門孔口尺寸為2.5 m×3 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為45 m，總水壓力為3 448 kN。閘門型式為潛孔式平面定輪鋼閘門，主支承采用簡(jiǎn)支式定輪。閘門面板及止水設(shè)在下游面，閘門利用水柱閉門。閘門運(yùn)行方式為靜水啟閉，閘門門體上設(shè)充水閥，啟門時(shí)需先打開(kāi)充水閥，待閘門前后水壓差小于3 m后啟門。

啟閉機(jī)選用1臺(tái)規(guī)格型號(hào)為QPG250kN-47 m的高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，單吊點(diǎn)，啟門容量為250 kN，揚(yáng)程47 m。配備一套啟閉機(jī)操作控制柜。

3.3 底孔出口弧形工作閘門及啟閉機(jī)

在放空底孔出口處設(shè)置有1扇弧形工作閘門，其功用為水庫(kù)放空，不參與泄洪。工作閘門底檻高程為495 m。閘門孔口尺寸為2.5 m×2.5 m(寬×高)，設(shè)計(jì)水頭為45 m，總水壓力為4 150 kN。閘門型式為潛孔式弧形鋼閘門，采用直支臂圓柱鉸，支鉸高度為3.5 m，弧形閘門半徑為5 m。閘門運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，閘門主材采用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。

啟閉機(jī)選用1臺(tái)規(guī)格型號(hào)為QHSY500/300 kN-3.8 m的潛孔式弧形閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，其啟門容量為500 kN，閉門容量為300 kN，啟閉機(jī)實(shí)際行程3.53 m，最大行程3.8 m。配備1套啟閉機(jī)操作控制柜，配設(shè)啟閉機(jī)行程控制系統(tǒng)即閘門開(kāi)度儀(開(kāi)度指示控制器)1套，以便于自動(dòng)控制或監(jiān)測(cè)工作閘門的開(kāi)度及運(yùn)行情況等，有利于閘門的安全運(yùn)行與操作。閘門設(shè)置Π型檢修平臺(tái)，高程為498.5 m，供閘門安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修使用。

3.4 導(dǎo)流洞進(jìn)口封堵閘門及啟閉機(jī)

在施工導(dǎo)流隧洞進(jìn)口處設(shè)置有封堵閘門1扇，封堵閘門底檻高程為473 m，下閘后最高擋水水位高程為532 m，閘門安裝下閘平臺(tái)高程為484 m。閘門孔口尺寸為6 m×7 m(寬×高)，最高擋水水頭為59 m，封堵時(shí)閘門下閘閉門操作水頭為5 m?？紤]下閘封堵時(shí)的水位涌高，將閘門下閘操作水頭設(shè)計(jì)為7 m。導(dǎo)流洞封堵閘門型式為潛孔式平面滑動(dòng)鋼閘門，門體主材選用16 Mn結(jié)構(gòu)鋼，埋件主材選用Q235B結(jié)構(gòu)鋼。

啟閉機(jī)選用1臺(tái)規(guī)格型號(hào)為QPQ2×630 kN-13 m的卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，雙吊點(diǎn)，啟門容量為2×630 kN，揚(yáng)程13 m。封堵閘門在施工期鎖定于閘門的檢修平臺(tái)上，封堵閘門的啟閉機(jī)設(shè)備盡量回收，以作他用。

4 結(jié) 語(yǔ)

七里塘水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合電站水工樞紐布置，合理設(shè)置了各部位閘門、攔污柵結(jié)構(gòu)形式、支承方式、止水形式等，并根據(jù)各類閘門工作運(yùn)行要求，合理配置了啟閉設(shè)備，既節(jié)約了投資，又保證了樞紐安全、可靠運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范，DL/T 5039-1995[S].

[2] 安徽省水利局勘測(cè)設(shè)計(jì)院.水工鋼閘門設(shè)計(jì)[M].北京：水利出版社，1980.

[3] 《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)(金屬結(jié)構(gòu)一)[M].北京： 水利電力出版社，1988.

[4] 黃希元，唐怡生.小型水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) 金屬結(jié)構(gòu)[M].北京：水利電力出版社，1991.

水工建筑物[M].北京： 水利電力出版社，1992.

[6] 姜佩東.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北 京：高等教育出版社，2000.