牛心嶺攔河壩液壓啟閉機(jī)改造成固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)的經(jīng)驗(yàn)探討

彭永強(qiáng)

摘 ?要：通過牛心嶺攔河壩受到超百年一遇洪水襲擊后將舊液壓啟閉機(jī)改造成固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探討。文章分別從改造原因、通過力學(xué)計(jì)算定出卷揚(yáng)啟閉機(jī)的各種參數(shù)、安裝步驟、通過洪水考驗(yàn)等方面進(jìn)行闡述，供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：概況;改造原因;力學(xué)計(jì)算;安裝步驟;通過汛期考驗(yàn)

1 工程概況

從化市牛心嶺攔河壩樞紐工程由穗計(jì)農(nóng)〔2003〕68號及穗水建〔2004〕110號文批準(zhǔn)建設(shè)。該樞紐工程于2005年1月開工，2008年5月完工并通過完工驗(yàn)收，2013年1月樞紐工程通過單位工程竣工驗(yàn)收。本樞紐工程位于從化區(qū)太平鎮(zhèn)牛心嶺村附近的流溪河右岸，由攔河閘壩及附屬水電站和管理區(qū)組成，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均按五十年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。其中攔河壩閘壩全長89米，設(shè)5孔泄洪閘，安裝5扇16m*5.8m的弧形鋼閘門，工程等級為Ⅱ等，屬大（2）型攔河壩。攔河壩閘門啟閉由廣東江海機(jī)電工程有限公司安裝的型號為QHLY2*1250KN的液壓啟閉機(jī)控制。

2 改造原因

2014年5月23日從化地區(qū)遭受超百年一遇洪水襲擊，牛心嶺攔河壩過壩流量超過2500m3/s，水位為21.61m（珠基、下同）。因?yàn)榕Ｐ膸X攔河壩是按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，過壩流量2080m3/s，相應(yīng)上游洪水位為20.41m，所以整個牛心嶺攔河壩樞紐工程被淹1.20m。攔河壩整套閘門液壓啟閉設(shè)備（除閘門金屬結(jié)構(gòu)外的機(jī)械部分和電氣部分）被洪水淹沒而癱瘓。另外，此套液壓啟閉設(shè)備經(jīng)過7年的運(yùn)行還存在保養(yǎng)、維修困難等客觀問題。

綜合上述兩個客觀因素，公司領(lǐng)導(dǎo)先后找來了廣東江海機(jī)電工程有限公司和湖南邵陽液壓設(shè)備有限公司的技術(shù)人員來牛心嶺攔河壩進(jìn)行研究修復(fù)此套液壓設(shè)備，而結(jié)論都是工程費(fèi)用高、工期長，沒有合適的穩(wěn)妥的修復(fù)方案。最后通過水利系統(tǒng)的相關(guān)網(wǎng)站找到了河北省新河縣啟閉機(jī)械有限公司來牛心嶺攔河壩進(jìn)行實(shí)地勘察和方案探討，最終在方案可靠、價錢合理和不需另外增加水工建筑物的前提下確定將本套液壓啟閉機(jī)QHLY2*1250KN改造成穩(wěn)定可靠的固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250KN。

3 改造方案的力學(xué)計(jì)算

選用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250KN的力學(xué)計(jì)算依據(jù)是：

（1）閘門自重：每扇60t，按廣東江海機(jī)電工程有限公司的弧形鋼閘門安裝圖紙計(jì)算得出結(jié)果。（2）水的壓力：面積*水的平均壓強(qiáng)，水頭5.8米，取中2.9米，閘門面積5.8*2.9=92.8平米。所以閘門壓力F=2.9*92.8=269.12，按270t。（3）水壓力在垂直方向的分量：f垂直=270*tg17°角度正切值=270*tg17=270*0.3057=82.5t。（4）垂直總合力F總=60t+82.5t=142.5t。（5）鋼絲繩與閘門角度37度，啟閉機(jī)的動滑輪斜拉力F斜=142.5/37度余弦值=142.5/cos37=142.5/0.798=177.5t，取178t。（6）機(jī)械效率取0.9，F(xiàn)=178*0.9=160.2t。（7）安全系數(shù)1.2-1.25中取1.25，F(xiàn)總=160*1.25=200t，取250t。（8）確定雙吊點(diǎn)固定式啟閉機(jī)起吊力為2*125t。

4 固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)安裝步驟

（1）將5扇閘門舊液壓啟閉機(jī)油缸拆除后，將支鉸軸Φ220裝上3個定滑輪（外徑610，總寬度240）;下面閘門吊耳處裝動滑輪組;為了盡量不改變原金屬結(jié)構(gòu)，可以用連接板將動滑輪與閘門吊耳連接;動滑輪組為6倍率。（2）安裝鋼絲繩。采用Φ32不銹鋼，其單股拉力不小于300kN;動滑輪組承載不小于300*6=1800kN。（3）成套啟閉機(jī)由小吊車運(yùn)載在人行橋上，沿導(dǎo)軌送到支墩處，用連體升降機(jī)提升到1.2米高度，超過橋上1.05米護(hù)欄后，送到各閘墩上方相應(yīng)位置慢慢放置于閘墩40%著力點(diǎn)處，現(xiàn)場用中板與型鋼組合焊接啟閉機(jī)下面在支鉸上的斜支撐;支撐底架完成后，啟閉機(jī)方可完全從升降機(jī)上釋放。卸放及固定和焊接完一臺啟閉機(jī)后，將運(yùn)載小車沿導(dǎo)軌移去，為下一臺啟閉機(jī)運(yùn)載做準(zhǔn)備。（4）將鋼絲繩一頭固定在啟閉機(jī)卷筒上，另一頭順繞6周后，向下繞定滑輪及動滑輪3周，將繩頭用鋼絲繩專用桃形體配合繩夾子牢固于定滑輪處，并在支鉸軸頭處打加油孔1個。（5）分別將兩邊啟閉機(jī)的鋼絲繩手動調(diào)成一致后，安裝連接同步軸、軸支架等。（6）電路接線：將2個電動機(jī)引線（70平方電源線）分別通過電機(jī)保護(hù)器后，進(jìn)入電控柜接交流電源380V/50Hz。（7）試機(jī)運(yùn)行：將減速機(jī)、卷筒軸、滑輪組軸、液壓制動器、鋼絲繩等檢查后，通電試運(yùn)行：在每閘門從閘室底12.00m高程開啟至20.41m高程（50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)）。一邊開啟閘門一邊觀察其馬達(dá)發(fā)熱情況、聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動情況、鋼絲繩拉伸情況、滑輪組轉(zhuǎn)動情況、閘門提升及關(guān)閉時左右平衡狀況等用記錄本記錄分析，每扇閘門啟閉三次無誤后宣告閘門啟閉設(shè)備改造成功。

5 卷揚(yáng)啟閉機(jī)技術(shù)參數(shù)

選用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250kN的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250kN技術(shù)參數(shù)表

6 洪水考驗(yàn)

在2015年4月1日固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250KN安裝和調(diào)試完畢并經(jīng)過驗(yàn)收合格后交付運(yùn)行管理單位使用后，牛心嶺攔河壩在2015年5月經(jīng)歷了3次洪水襲擊，分別是：（1）5月6日晚1000m3/s（五年一遇）;（2）5月19日晚1300m3/s（十五年一遇）;（3）5月25日900m3/s（三年一遇）。運(yùn)行管理單位根據(jù)《2015年度從化市牛心嶺攔河壩汛期調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃和防洪搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案》提前開啟防洪閘門，在洪水來臨前將五扇閘門全部開啟至20.41m高程（50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)），讓洪水順利通過牛心嶺攔河壩使攔河壩上下游不發(fā)生洪澇災(zāi)害而安全度汛。

7 結(jié)束語

通過此次固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)QH-2*1250KN的改造，使牛心嶺攔河壩的防洪安全性得到大大提高。運(yùn)行管理單位認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，經(jīng)常性地做好攔河壩汛期安全度汛的思想準(zhǔn)備、機(jī)制準(zhǔn)備和工作準(zhǔn)備。樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，努力實(shí)現(xiàn)由控制洪水向管理洪水的思想轉(zhuǎn)變，克服麻痹僥幸心理，把保障攔河壩上下游人民群眾的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全作為牛心嶺攔河壩汛期防汛度汛工作的主要目標(biāo)。