卡里巴水電站1250 k N門式啟閉機(jī)設(shè)計(jì)方案淺談

趙大海，冷云，辛勇軍

（中國電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

卡里巴水電站1250 k N門式啟閉機(jī)設(shè)計(jì)方案淺談

趙大海，冷云，辛勇軍

（中國電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

介紹卡里巴水電站1250 k N門式啟閉機(jī)設(shè)計(jì)方案及主要技術(shù)參數(shù)，論述了門機(jī)各主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程、部件選擇特點(diǎn)。

卡里巴；水電站；門式啟閉機(jī)；設(shè)計(jì)

1 設(shè)備用途

卡里巴（Kariba）水電站位于贊比西河卡里巴峽谷段，其下游40 k m發(fā)育凱富河?？ɡ锇退畮於嗄陜羧霂鞆搅髁?00～420億m3，水電站右岸為津巴布韋南岸電站，左岸為贊比亞北岸電站，水量由贊比西河道管理局（Z RA）分配。津巴布韋通過Z E S A運(yùn)營南岸電站，裝機(jī)容量750 MW，1960年投入運(yùn)行；贊比亞通過Z E S C O運(yùn)營北岸電站，裝機(jī)容量600 MW，1976年投入運(yùn)行，北岸擴(kuò)機(jī)工程2×180 MW已于2008年開始施工，全部工程于2013年4月竣工?？ɡ锇湍习稊U(kuò)建工程主體建筑物包括進(jìn)水口、引水隧洞、地下廠房、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞、尾水出口、地面主變和開關(guān)站，安裝2臺(tái)150 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為300 MW。

門機(jī)為雙向門機(jī)，配副起升機(jī)構(gòu)2套，門機(jī)左側(cè)大梁懸掛電動(dòng)葫蘆1套。其中進(jìn)水口檢修門的啟閉和吊運(yùn)，進(jìn)水口快速門及其液壓啟閉機(jī)的安裝檢修吊運(yùn)由門機(jī)主起升機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，進(jìn)水口攔污柵的啟閉和吊運(yùn)由副起升機(jī)構(gòu)I負(fù)責(zé)，操作液壓清污爬斗由副起升機(jī)構(gòu)I I負(fù)責(zé)，零星物品的吊運(yùn)由電動(dòng)葫蘆負(fù)責(zé)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

主起升機(jī)構(gòu)：

額定啟門力 1250 k N

起升高度 12/34 m（軌上/總揚(yáng)程）

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率） 2～4 m/mi n

工作級(jí)別 M4

鋼絲繩 34 Z A B 6×K1 9 WS-F C-1670 Z S

滑輪組倍率 6

卷筒直徑 φ950 mm

電動(dòng)機(jī) YZP 280 M-8，55 k W，735 r/mi n 1臺(tái)

減速器 D4PSF90N-180，i=178.6

工作制動(dòng)器 Y WZ E-400/80

安全制動(dòng)器 S B 315-1900×30

荷重傳感器 壓式

副起升機(jī)構(gòu)I：

額定啟門力 2×800 k N

起升高度 25 m

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率）2～4 m/mi n

工作級(jí)別 M3

鋼絲繩 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1670 Z S

滑輪組倍率 6

卷筒直徑 1050 mm

電動(dòng)機(jī) YZP 315 S 1-8，69 k W，735 r/mi n 1臺(tái)

減速器 D 4 P S F 70 N-200 i=194.812臺(tái)

工作制動(dòng)器 Y WZ E-315/80 2臺(tái)

荷重傳感器 軸銷式

副起升機(jī)構(gòu)I I：

額定啟門力 2×160 k N

起升高度 40 m

起升速度（恒轉(zhuǎn)矩） 0.4～4 m/mi n

工作級(jí)別 M3

鋼絲繩 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1870 Z S

滑輪組倍率 1

卷筒直徑 500 mm

電動(dòng)機(jī) YZ P 180 L-8，12.1 k W，730 r/mi n 2臺(tái)

減速器 D 4PSF60N-280 i=279.39

工作制動(dòng)器 Y WZ E-250/50

荷重傳感器 軸銷式

3 結(jié)構(gòu)與主要部件簡介

1250 k N/2×800 k N進(jìn)水口雙向門式啟閉機(jī)主要由門架、小車總成（包括主起升機(jī)構(gòu)、小車走行機(jī)構(gòu)、小車架、小車機(jī)房等）、副起升機(jī)構(gòu)I、副起升機(jī)構(gòu)I I、100 k N起升電動(dòng)葫蘆、清污爬斗、翻板機(jī)構(gòu)、攔污柵及清污爬斗導(dǎo)軌、大車走行機(jī)構(gòu)、液壓自動(dòng)抓梁、電纜卷筒裝置、大車限位裝置、小車限位裝置、小車供電裝置、大車供電裝置、梯子平臺(tái)欄桿、司機(jī)室、風(fēng)速儀裝置、夾軌器和電氣設(shè)備等組成。

3.1 主起升機(jī)構(gòu)

1250 k N主起升機(jī)構(gòu)為單吊點(diǎn)，機(jī)構(gòu)采用閉式驅(qū)動(dòng)。主起升機(jī)構(gòu)由交流變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)、硬齒面減速器、卷筒裝置、定滑輪組、動(dòng)滑輪組、平衡滑輪、鋼絲繩、工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器、高度傳感器、壓式載荷傳感器、軸承座及聯(lián)軸器等組成。電機(jī)通過減速器，驅(qū)動(dòng)卷筒帶動(dòng)滑輪組起升載荷。

主起升機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，全封閉傳動(dòng)，鋼絲繩單層纏繞。卷筒采用短軸型式，其中一端卷筒軸經(jīng)滾動(dòng)軸承支承于軸承座上，另一端通過能傳遞扭矩的卷筒聯(lián)軸器與減速器低速軸相連，以適應(yīng)卷筒的安裝誤差和重載變形。（2）在平衡滑輪處設(shè)壓式荷重傳感器，用于起升載荷的信號(hào)輸出。并設(shè)置機(jī)械松繩開關(guān)，組成機(jī)械電氣雙保護(hù)。（3）高度指示限位器裝在卷筒軸上。高度指示限位器及顯示儀用于上下極限位置控制和顯示閘門的開度。（4）減速器高速軸端裝有一套電力液壓塊式制動(dòng)器，用于工作制動(dòng)，同時(shí)在卷筒端設(shè)有一套盤式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)。

3.2 小車架、機(jī)房

小車架、機(jī)房主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：小車架以Q3 4 5 B為主要材料，整體制作和加工，分體運(yùn)輸。機(jī)房采用隔熱夾芯彩塑鋼板，設(shè)有30 k N檢修吊。配有滅火器，有充足的照明和檢修電源，并配有活動(dòng)窗通風(fēng)。

3.3 大車行走機(jī)構(gòu)

大車行走機(jī)構(gòu)由三合一減速電機(jī)、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、車架、支撐架、行程開關(guān)裝置、清軌裝置等部件組成。大車行走機(jī)構(gòu)共設(shè)有4組臺(tái)車，每側(cè)2組對(duì)稱布置。共有8個(gè)車輪，其中4個(gè)主動(dòng)車輪，4個(gè)從動(dòng)車輪。

大車行走機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、硬齒面減速器為“三合一”減速器，具有全封閉、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠等特點(diǎn)，“三合一”減速機(jī)與車輪套裝式連接，安裝維修方便。（2）臺(tái)車架與行走梁采用鉸軸聯(lián)接。（3）行走限位裝置由行程限位開關(guān)和緩沖器組成，共同對(duì)門機(jī)的行走極限進(jìn)行保護(hù)。

3.4 門架

門架由主梁、端梁、中橫梁、門腿、行走梁、梯子欄桿和走臺(tái)等部件組成。

門架主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）主梁、端梁、中橫梁、門腿、行走梁以Q3 4 5 B為主要材料，采用箱型梁結(jié)構(gòu)。各自整體制作和加工，廠內(nèi)門架預(yù)拼。（2）主梁與端梁、門腿與中橫梁、門腿與行走梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。主梁與門腿、采用焊接。梯子、欄桿和走臺(tái)為工地焊接安裝。

3.5 翻板裝置及導(dǎo)向架

翻板裝置用于將清污爬斗抓出的污物，導(dǎo)至門機(jī)跨內(nèi)的運(yùn)污車。為防止干擾，翻板為可轉(zhuǎn)動(dòng)部件，采用液壓推桿操作。導(dǎo)向架由抓斗導(dǎo)架和攔污柵導(dǎo)架兩部分組成，分別支撐在門架上游門腿處。攔污柵導(dǎo)向架為解決攔污柵拆分后，導(dǎo)向架脫槽要求，導(dǎo)向架分為上下兩部分，上部固定于門機(jī)上，下部焊接在攔污柵柵槽上部。

3.6 司機(jī)室、電氣室

門機(jī)司機(jī)室設(shè)于下游側(cè)門架中橫梁上，在主司機(jī)室內(nèi)可以對(duì)小車主、副起升機(jī)構(gòu)、小車行走機(jī)構(gòu)和大車行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。司機(jī)室內(nèi)設(shè)有雙制式空調(diào)，窗戶采用鋼化玻璃。吊具和閘門與司機(jī)室玻璃窗距離大于400 mm，司機(jī)室內(nèi)工作座椅中心與側(cè)面透視窗的水平夾角不小于270度。電氣系統(tǒng)設(shè)在專門的電氣室內(nèi)，電氣室底面鑲嵌非金屬隔熱材料，地面鋪設(shè)絕緣防滑襯墊，內(nèi)部裝有通風(fēng)換氣設(shè)備。司機(jī)室、電氣室均配滅火器。

3.7 軌道裝置

大車軌道裝置由QU1 2 0型軌道、夾板、墊板、壓板、撞尺、阻進(jìn)器 、埋件和螺栓緊固件等組成。阻進(jìn)器設(shè)置在運(yùn)行軌道的兩端，阻進(jìn)器及其埋件可以承受門機(jī)大車運(yùn)行可能出現(xiàn)的最大速度發(fā)生的碰撞事故。

4 結(jié)語

門機(jī)安裝完成后，主起升進(jìn)行了100%靜荷載試驗(yàn)、125%靜荷載試驗(yàn)。主起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，門架結(jié)構(gòu)未發(fā)生變形，鋼絲繩排列整齊、制動(dòng)可靠。限位開關(guān)、保護(hù)裝置動(dòng)作準(zhǔn)確，儀表顯示正確。說明門機(jī)的設(shè)計(jì)是成功的。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[R].化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11.

[2]陳文洪等.水電水利工程啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[R].北京：中國電力出版社，2006.

[3]李麗麗等.水電工程啟閉機(jī)制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[R].北京：中國電力出版社，2015.

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