昆明市柴石灘水庫溢洪道金屬結(jié)構(gòu)更新設(shè)計(jì)

張宇

【摘要】昆明市柴石灘水庫于2002年建設(shè)完成，至今已經(jīng)運(yùn)行了14年。根據(jù)云南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院2012年做出的安全評價(jià)，需要對溢洪道表孔金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。該閘門已于2013年6月改造完成。

【關(guān)鍵詞】柴石灘水庫；溢洪道金屬結(jié)構(gòu)；更新設(shè)計(jì)

1、基本概況

柴石灘水庫位于云南省昆明市宜良縣境內(nèi)的南盤江干流上游，是珠江流域規(guī)劃中南盤江中下游梯級電站的龍頭水庫。水庫為完全年調(diào)節(jié)水庫，總庫容4.37億m3，電站裝機(jī)60MW，是云南省九五期間的大型重點(diǎn)水利工程項(xiàng)目。

由于柴石灘水庫上游徑流面積較大，上游區(qū)工、農(nóng)業(yè)水庫水質(zhì)污染較嚴(yán)重，對金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕較大，而且閘門運(yùn)行時(shí)間較長，部分設(shè)備老化。我單位受業(yè)主委托，對溢洪道表孔金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)備進(jìn)行了安全鑒定，并對溢洪道表孔金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)。

2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及改造項(xiàng)目

溢洪道堰頂高程1630.000m，閘門底檻高程1629.814m，主要承擔(dān)汛期泄洪任務(wù)，共兩孔弧形工作閘門?？卓诔叽?2m×15.5m，設(shè)計(jì)水頭15 m。啟閉設(shè)備采用液壓啟閉機(jī)，型號為QHLY 2 × 2000kN-6.732m。

閘門啟閉時(shí)左右超差（1#、2#閘門均存在），糾偏不能滿足要求；閘門不能鎖定以及不能自動停機(jī)；高壓軟管老化開裂、油管及液壓油缸局部銹蝕嚴(yán)重；電氣控制設(shè)備部分老化。

根據(jù)安全鑒定結(jié)論及現(xiàn)場實(shí)際情況，溢洪道表孔金屬結(jié)構(gòu)需要做以下工作：

1）對閘門門葉、門槽、液壓缸及支臂、側(cè)輪、支鉸進(jìn)行全面檢修、維護(hù)，重點(diǎn)進(jìn)行除銹、重新噴涂油漆處理；

2）更換閘門水封，液壓啟閉機(jī)高壓軟管、部分油管；

3）更換液壓啟閉機(jī)的泵站閥組、傳感器、開度儀、閘門自動控制系統(tǒng)；

4）增設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源；

5）新建柴油發(fā)電機(jī)房。

3、更換的設(shè)備的主要技術(shù)要求

a）液壓啟閉機(jī)的泵站閥組

1 缸旁閥組、泵站閥組等各類閥件的選擇均應(yīng)該符合（SL41-2011）第5.4.5條的要求。

2 缸旁閥組、泵站閥組等閥件的先導(dǎo)閥件必須可靠，壽命長，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口件。其工作壽命須達(dá)到10年以上（按每年動作720次計(jì)算）。

3 二通插裝閥的的連接尺寸應(yīng)符合GB2877的規(guī)定，插裝閥的制造應(yīng)符合GB7934的規(guī)定。（本次技改建議將原閥組換為插裝閥）

4 溢流閥的容量應(yīng)足以排出系統(tǒng)最大流量而無震動。

5 閥組塊必須經(jīng)過鍍鎳或磷化等防腐處理。

b）液壓啟閉機(jī)的油管和管接頭

1 油管和管接頭采用不銹鋼材料。

2 當(dāng)油管最高工作壓力不大于1MPa時(shí)，可采用焊接鋼管，當(dāng)油管最高工作壓力大于1MPa時(shí)，應(yīng)選無縫鋼管。

3 油管和管接頭最大耐壓不低于額定工作壓力的2.5倍。

4 油管和管接頭在工作壓力下不允許冒汗等滲漏現(xiàn)象。

c）閘門開度指示及行程檢測

1 啟閉機(jī)應(yīng)設(shè)置一套閘門開度檢測設(shè)備，兩套開度指示設(shè)備。

2 閘門開度應(yīng)在液壓啟閉機(jī)中心控制室及現(xiàn)場操作室的電控柜中顯示。

3 閘門開度指示在電控柜上以數(shù)字直接顯示，顯示誤差在最大行程 時(shí)應(yīng)不大于10mm。

4 閘門開度與活塞桿的行程之間的轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型必須準(zhǔn)確可靠?；钊谐虣z測采用外置式線性傳感器，并采用絕對值編碼器編碼，實(shí)現(xiàn)雙缸同步且可連續(xù)糾偏。

5 活塞桿行程檢測傳感器：傳感器的檢測范圍應(yīng)大于液壓缸的行程。檢測精度：分辨率1mm，精度±1mm，輸出量4～20mA。

d）電氣及操作控制設(shè)備

1 進(jìn)線電纜為雙回電源，配置雙電源自動接入模塊，電壓380V。

2 閥的控制電壓：直流24V±10%，電流不大于1.5A。

3 電動機(jī)啟動方式：電動機(jī)容量大于（含）18kW時(shí)，采用軟啟動方式啟動，容量小于18kW時(shí)，可以直接啟動。

4 設(shè)一套電氣控制柜。電氣控制柜應(yīng)包括PLC控制器、手動/電動/遠(yuǎn)控轉(zhuǎn)換開關(guān)，電動啟動器、所有繼電器、隔離開關(guān)、開度指示器、指示燈及儀表、控制及監(jiān)測設(shè)備正確運(yùn)行的所有電器設(shè)備。所有電器設(shè)備都必須安裝在控制柜內(nèi)電器控制盤上合適的位置。

3、具體設(shè)計(jì)內(nèi)容

本次技術(shù)改造，為確保電氣系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)與原來的液壓啟閉機(jī)油缸有良好配合，電氣原理圖及液壓系統(tǒng)原理圖都由設(shè)計(jì)單位提供。設(shè)計(jì)成果經(jīng)過設(shè)計(jì)單位的質(zhì)量管理體系的評定及復(fù)核，經(jīng)過業(yè)主聘請的專家評審，滿足本次技術(shù)改造的要求，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，滿足使用的要求。

在施工過程中，供貨廠家與設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，將原液壓系統(tǒng)原理圖中的兩個(gè)電磁球閥（合并為一個(gè)組合式插裝閥，同時(shí)滿足了原來的設(shè)計(jì)中兩個(gè)閥門的功能要求，經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)核，認(rèn)為可以修改。

此外，在新液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢后，發(fā)現(xiàn)兩孔閘門同時(shí)開啟，同步性能都滿足設(shè)計(jì)及使用要求，但兩孔同時(shí)關(guān)閉時(shí)，發(fā)現(xiàn)液壓啟閉機(jī)的活塞桿會輕微抖動。經(jīng)過核實(shí)，發(fā)現(xiàn)是液壓系統(tǒng)的回油管直徑偏小，補(bǔ)油不夠，產(chǎn)生負(fù)壓引起的問題。下階段在檢修更換油管時(shí)，建議將回油管DG25更換為DG40即可滿足使用要求。目前使用時(shí)，只要注意不要同時(shí)關(guān)閉閘門，即可避免此類問題。

4、結(jié)語

柴石灘水庫溢洪道表孔金屬結(jié)構(gòu)改造已于2013年6月改造完成，更新完成后，業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、設(shè)備制造方和土建施工方聯(lián)合進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，閘門在全行程的開啟和關(guān)閉過程中，左右油缸基本同步，油缸及輸油管道無明顯振動、運(yùn)行噪聲小，泵站系統(tǒng)、油缸及油管無漏油現(xiàn)象，閘門可做全行程的正常啟閉，能鎖定以及自動停機(jī)，符合現(xiàn)行規(guī)范要求，電氣控制設(shè)備也已更換，基本能滿足設(shè)計(jì)要求和工程安全運(yùn)行的要求。