無電應急啟閘操作器在涔天河水庫的應用

何衛(wèi)東，佟子健，宋思雨

（1.湖南涔天河工程建設投資有限責任公司，湖南 永州425500；2.北京世紀合興起重科技有限公司，北京102627）

1 前言

2011年中央1號文件明確指出“加快水利改革發(fā)展，不僅事關(guān)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展，而且事關(guān)經(jīng)濟社會發(fā)展全局；不僅關(guān)系到防洪安全、洪水安全、糧食安全，而且關(guān)系到經(jīng)濟安全、生態(tài)安全、國家安全”，開始全面樹立水安全保障的理念。2014年習總書記指出，河川之危、水源之危是生存環(huán)境之危、民族存續(xù)之危。全黨要大力增強水憂患意識、水危機意識，從全面建成小康社會、實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，重視解決好水安全問題。

2016年7月，習總書記在河北唐山調(diào)研中還指出“堅持以防為主、防抗救相結(jié)合，堅持常態(tài)減災和非常態(tài)救災相統(tǒng)一，努力實現(xiàn)從注重災后救助向災前預防轉(zhuǎn)變、從應對單一災種向綜合減災轉(zhuǎn)變、從減少災害損失向減輕災害風險轉(zhuǎn)變”，提出了災前預防的重要性。

水庫是水利工程的重要組成部分，水庫安全是實現(xiàn)水庫巨大功能和社會效益的前提條件。保證水庫安全，防范化解災害及突發(fā)事故帶來的重大風險威脅，是水利工程管理工作的重中之重。水庫的泄洪設施作為水庫的一項重要組成部分，其主要功能和作用是實現(xiàn)水庫調(diào)峰泄洪、保壩安全，因此，泄洪設施是否能夠確保正常、安全運行直接影響到水庫大壩的安全，以及下游的人民安全。

2 卷揚啟閉機無電液控應急操作器

2.1 啟閉機設備現(xiàn)狀

泄洪設備的擋水設備為閘門設備，操作設備為啟閉機設備，《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》《水電站大壩運行安全評價導則》對泄洪設施的啟閉機設備均提出了更高的要求，并作出了相關(guān)運行可靠性的規(guī)定。

啟閉機設備是由機械和電氣兩部分組成[1]，機械部分運行的可靠性一般較高，出現(xiàn)故障的可能性較小，電氣部分受各種因素的影響較大，如溫度、濕度、程序、電網(wǎng)穩(wěn)定性等，出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)較多。對于泄洪設施的啟閉機設備，常規(guī)提高運行可靠性的措施為泄洪設施的啟閉機提供備用電源，從提高電源的可靠性方面來提高啟閉機運行的可靠性。但電源僅是啟閉機設備運行的要素之一，若啟閉機電動機出現(xiàn)故障，或是電氣元器件出現(xiàn)故障，亦或是電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，即使供電電源正常，啟閉機也不能正常工作。

2.2 啟閉機無電液控應急操作器成果

北京世紀合興起重科技有限公司通過多年的調(diào)查、研究、試驗，研發(fā)出來的MQHGTD 系列卷揚啟閉機無電液控應急操作器、MQHGYD 系列液壓啟閉機應急操作器和MQHGKD 系列螺桿啟閉機應急操作器，能在啟閉機電源及備用電源出現(xiàn)故障，或柴油發(fā)電設備、電動機出現(xiàn)故障、電氣元器件出現(xiàn)故障、電氣控制系統(tǒng)、液壓元器件出現(xiàn)故障時，或極端天氣、自然災害造成的大面積設備損壞等情況下，應急操作啟閉機設備，可使啟閉機設備運行的可靠性提高到一個全新的臺階，是水利、水電工程的重要安全保障。應急操作器平時與啟閉機處于脫離狀態(tài)，對啟閉機的正常運行無任何影響，需要應急操作時連接上對啟閉機進行操作。

同時應急操作器還具備以下特點：

（1）無需電源，以柴油機為動能，通過油路循環(huán)實現(xiàn)啟閉功能。

（2）起閉速度快，完美替代手搖機構(gòu)（額定速度的1/2～1/5）。

（3）本產(chǎn)品不使用時與啟閉機處于完全分離狀態(tài)，互不干擾。

（4）使用時連接迅速、簡單（卷揚花鍵離合、液壓開關(guān)閥組）。

（5）液壓應急操作器有液壓鎖功能，閘門可長時間保持在某一位置。

（6）卷揚應急操作器動力單元可一對多個閘門，實現(xiàn)逐一起升功能，可連續(xù)作業(yè)。

（7）低轉(zhuǎn)速大扭矩，最大限度的對現(xiàn)有啟閉機進行擴容，應急啟升閘門。

（8）無電操作、無漏電風險，可避免突發(fā)事件來臨時電源導致的二次安全事故。

MQHGTD 系列卷揚啟閉機無電液控應急操作器安裝位置靈活，可與卷揚啟閉機的電動機后出軸或減速器輸入軸相聯(lián)，如圖1所示。

MQHGTD 系列卷揚啟閉機無電液控應急操作器執(zhí)行閉門操作時無需電源，其利用自身內(nèi)部的液壓阻尼系統(tǒng)可平穩(wěn)控制閘門下降運行。啟閉機需應急起升操作時，動力單元通過快速接頭經(jīng)3條高壓管路與卷揚啟閉機無電液控應急操作器連接。通過動力單元產(chǎn)生壓力油驅(qū)動應急操作器工作，從而驅(qū)動啟閉機平穩(wěn)操作閘門開啟。MQHGTD 系列卷揚啟閉機無電液控應急操作器動力單元為便攜移動式設計，一個動力單元可用于多個液控應急操作器。

3 卷揚啟閉機無電液控應急操作器的應用

3.1 工程背景

湖南省涔天河水庫擴建工程壩址位于湘水支流瀟水上游霧江段，壩址位于永州市江華瑤族自治縣東田鎮(zhèn)境內(nèi)，下距東田鎮(zhèn)和江華縣城分別為3km和12km。本工程是以灌溉、防洪、向湘江下游長株潭河段補水為主，兼顧發(fā)電、航運等綜合利用的大型水利水電工程。水庫正常蓄水位為313.0m，總庫容為15.1億m3，防洪庫容2.5億m3；水電站裝機容量為200MW；船舶通航等級為50t 級。樞紐工程由鋼筋混凝土面板堆石壩、1～2號泄洪洞、放空洞、發(fā)電引水洞、電站廠房和灌溉渠首工程等主要建筑物組成[2]。

圖1

3.2 工程應用

涔天河水庫擴建工程是湖南省重點工程，為提高泄洪設施的可靠性，在泄洪設施的啟閉機上均配置了MQHGTD、MQHGYD 系列啟閉機無電液控應急操作器。2018年3月19日，涔天河水庫進行汛前防洪仿真演練。水庫接近預警水位，根據(jù)工程度汛方案，需要開啟弧形工作閘門進行泄洪。在準備提起落在門槽底部的事故檢修閘門時，發(fā)現(xiàn)固定卷揚啟閉機電機、電源和備用柴油發(fā)電機均出現(xiàn)故障，無法提門，情況十分緊急。經(jīng)會商后決定使用無電液控應急操作裝置提門，并請求設備廠家派人支援。在迅速趕到的設備廠家技術(shù)人員的幫助下，將重達169t 的1號泄洪洞進口事故檢修閘門提起，順利開啟弧形工作閘門泄洪。這是我國大型水庫首次使用無電液控應急操作裝置成功進行的實際應急提門操作，效果十分明顯。

3.2.1 卷揚啟閉機無電液控應急操作器選型計算

湖南瀟水涔天河水庫擴建工程1號泄洪洞事故檢修閘門，采用2×4000kN-66m 固定卷揚式啟閉機啟閉，其參數(shù)如表1所示。

表1 固定卷揚式啟閉機參數(shù)

應急操作器選型功率：

式中：P電機-電機功率，160kW；SF-增容系數(shù)，1.15；P應急-應急選型功率。

根據(jù)選型功率選用MQHGTD-120卷揚啟閉機無電液控應急操作器，其主要參數(shù)見表2。

表2 應急操作器主要參數(shù)

根據(jù)MQHGTD-120的參數(shù)，計算得到啟升閘門速度為：

啟升速度約為原啟升速度的1/12。

3.2.2 現(xiàn)場操作

（1）檢查應急動力單元燃料是否充足，點火是否正常，液壓油是否充足，油管及快速接頭是否能正常連接應急操作器，確保動力單元能正常運轉(zhuǎn)。

（2）確認提起閘門時的電機轉(zhuǎn)向后，對2個換向球閥工作位進行設定。

（3）將離合器合上，使應急操作器與電機處于聯(lián)動狀態(tài)。

（4）應急操作器加液壓油（與動力單元液壓油油號相同）。

（5）打開應急操作器小門，將動力單元上的油管與應急操作器對應快速接頭連接。

（6）將應急操作器的控制桿撥至起升位置。

（7）啟動動力單元，調(diào)整動力單元油門。

（8）將動力單元換向閥撥至起升位置，同時手動松開啟閉機制動。

（9）觀察動力單元的壓力表及油溫表，直至閘門提起至指定位置。

（10）將啟閉機制動器手動關(guān)閉，將動力單元換向閥撥至“0”位，關(guān)閉動力單元，斷開與應急操作器連接的所有油管，將應急操作器的控制桿撥至下降位置，關(guān)閉應急操作器小門。

（11）將啟閉機制動器手動緩慢松開，閘門緩慢下降，到達指定位置，手動關(guān)閉（抱死）制動器。

（12）將離合器與電動機軸分離，使應急操作器與電機處于斷開狀態(tài)。

（13）清理現(xiàn)場。

3.2.3 事后總結(jié)

至此順利通過應急操作器對泄洪閘啟閉機進行了應急開閘操作，使水庫順利泄洪，消除了涔天河水庫擴建工程水庫運行的一項重大安全隱患。實踐證明，應急操作器為涔天河水庫擴建工程水庫運行提供了更高一層的安全保障，也為其他工程提供了工程實踐及借鑒經(jīng)驗。

涔天河水庫擴建工程泄洪閘啟閉機為2×4000kN固定卷揚式啟閉機，屬超大容量雙吊點啟閉機，成功通過應急操作器順利操作，說明MQHGTD 系列卷揚啟閉機無電液控應急操作器具有高度的運行可靠性和實用性。

4 結(jié)語

水庫安全是經(jīng)濟、社會多方面的要求，水庫泄洪設施的啟閉機設備運行的可靠性是水庫安全的基礎之一，卷揚啟閉機無電液控應急操作器及動力單元在涔天河水庫2×4000kN 固定卷揚式啟閉機上成功應用，說明應急操作器具有很高的實用性，啟閉機應急操作器占啟閉機設備的投資比例非常小，同時應急操作器平時與啟閉機處于脫離狀態(tài)，對啟閉機的正常運行無任何影響，但可使啟閉機設備運行的可靠性提高到一個全新的層面，社會、經(jīng)濟效益突出，具有廣泛的推廣應用意義。

重視水利、水電工程的水庫安全管理工作，做好災前預防工作，寧可十防九空，不可一次不防；寧可備而不用，不可用而無備。