水工金屬結(jié)構(gòu)新技術(shù)及新型設(shè)備的應(yīng)用探討

劉鴻鵬

安徽省交通航務(wù)工程有限公司 安徽 合肥 230000

1 概述

伴隨著國家對水利行業(yè)的重視，生態(tài)環(huán)保意識的提高，水利工程的要求及安全也得到相應(yīng)的提高，同時對工程管理要求也大幅度提升，國家相關(guān)部門頒布的相關(guān)規(guī)范越來越完善，也就在工程設(shè)計及施工、生態(tài)環(huán)保、景觀等要求大大提高，更大程度上刺激了整個水利工程金屬結(jié)構(gòu)新技術(shù)及新型設(shè)備新技術(shù)的迅速發(fā)展。

2 新型門型

隨著城市的發(fā)展及擴(kuò)大，水利、市政及交通工程的相結(jié)合，閘門的設(shè)計孔口逐漸擴(kuò)大，工程運行條件相對限制，對環(huán)境及景觀要求逐步提高，工程設(shè)計人員對閘門的門型選擇有了新的認(rèn)識和創(chuàng)新，則在工程實際中衍生了多種新的門型。如上海蘇州河的擋潮閘底軸式驅(qū)動翻板閘門、南京三汊河互鏡閘門、合肥塘西河輪盤式閘門、常州鐘樓對開式弧形閘門、船閘航運工程空間網(wǎng)架弧形三角閘門等。這些相對低水頭大孔口的閘門在設(shè)計之初，其目的就是為了全方位的結(jié)合多種使用場景，航運方面大幅度增強(qiáng)整體的運輸速率，提升各方面的質(zhì)量和穩(wěn)定性。還兼顧外觀是否美觀，是否可以起到裝點和美化城市的作用。

3 設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)

水利工程水庫含擋水建筑物大壩、船閘及水閘的閘室等，在工廠施工期間均配備各種觀測設(shè)備，設(shè)備含水輪發(fā)電機(jī)、泵站等設(shè)備，均配備在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過相關(guān)運行數(shù)據(jù)的傳輸，在監(jiān)測終端及時發(fā)現(xiàn)各種故障或異常等型號，便于及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理，滿足建筑物設(shè)備正?？煽窟\行。

在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備方面，主要包括閘門、啟閉機(jī)等設(shè)備。水庫等建筑物金結(jié)設(shè)備正常運行在30年以上，大部分設(shè)備尺寸及重量較大，維修較困難。常規(guī)的檢查僅檢測設(shè)備的表面，基本運行狀況，通過設(shè)備磨損、異響等進(jìn)行判斷是否維修及加固，但是無法判斷設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足規(guī)范運行要求，故設(shè)備內(nèi)在存在的運行缺陷無法判斷，只能通過零部件的拆除檢查等手段進(jìn)行排除，不可避免的存在維修成本高，耗時長，影響設(shè)備的正常運行。目前在新建水電行業(yè)已大規(guī)模使用，效果明顯，部分水利工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備均投入配備該系統(tǒng)，提高運管層次及效率。

4 無電應(yīng)急操作設(shè)備

規(guī)范要求具備防洪功能的水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備應(yīng)配備兩路電源，同時配備應(yīng)急備用電源，確保設(shè)備在緊急情況下的供電可靠，滿足其正常運行要求。

通過在2019年8月20日四川龍?zhí)端娬敬髩蔚膽?yīng)急搶險情況，由于強(qiáng)將暴引發(fā)洪澇災(zāi)害，部分道路、通訊、電力中斷，啟閉控制設(shè)備泡水，無法供電，閘門無法開啟的情況，無電應(yīng)急操作系統(tǒng)在搶險中發(fā)揮重要作用。通過這案例表明，在電力保障完善的情況下，電力控制設(shè)備存在故障或意外的情況下，存在啟閉設(shè)備完好的在緊急情況下無法工作的可能性。無電應(yīng)急操作器在該條件下能滿足啟閉設(shè)備的正常運行要求，在極端情況下，該設(shè)備滿足啟閉設(shè)備正常運行的最后一道保障措施，且適應(yīng)不同類型的啟閉機(jī)應(yīng)用，確保工程運行安全。故存在有極端條件運行的情況下配備該設(shè)備系統(tǒng)是有必要的。同時在較小的具有防洪功能的工程，啟閉設(shè)備均為手電兩用，在緊急情況下手動操作，避免增設(shè)備用電源，減少設(shè)備的維護(hù)管理。但手動裝置存在效率低、勞動強(qiáng)度大，特別是稍大容量的啟閉機(jī)更明顯。隨著社會的發(fā)展已逐漸淘汰手動控制啟閉機(jī)運行的趨勢，無電應(yīng)急操作器可作為該情況下替代設(shè)備的可能性。

5 新型啟閉機(jī)設(shè)備

水利水電工程傳統(tǒng)的啟閉設(shè)備包括卷揚式、液壓式及螺桿式等啟閉機(jī)設(shè)備。隨著建筑物及設(shè)備的外觀及維護(hù)要求越來越高，傳統(tǒng)的開式卷揚式啟閉機(jī)逐漸被閉式卷揚機(jī)所替代的趨勢，常規(guī)的蝸輪蝸桿被螺旋傘齒螺桿式啟閉機(jī)所替代，且有條件的情況下選用暗桿式螺桿機(jī)。

閉式卷揚式啟閉機(jī)無大齒輪傳動，多種型式的減速機(jī)傳動及布置技術(shù)均非常成熟，可根據(jù)啟閉機(jī)方布置空間進(jìn)行選擇，優(yōu)化啟閉機(jī)房布置。螺旋傘齒傳動比較高，且滿足單次長時間運行，壽命長。同時閉式卷揚式啟閉機(jī)機(jī)及螺旋傘齒螺桿啟閉機(jī)外觀簡潔、安裝及維護(hù)簡單、外觀性能優(yōu)越、視覺性好，故該類型的新型設(shè)備在大中型水利水電工程得到廣泛的應(yīng)用。

隨著金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的安全運行要求提高，常規(guī)的卷揚式啟閉機(jī)僅配備工作制動系統(tǒng)，滿足設(shè)備制動要求。在容量較大及比較重要的設(shè)備中，如大型門機(jī)、泄洪設(shè)施大型閘門卷揚啟閉機(jī)等均配備安全制動，主要是滿足在設(shè)備長期運行過程中，出現(xiàn)工作制動器失靈、電機(jī)傳動高速軸斷裂等意外情況時閘門失去控制，確保閘門啟閉及多孔閘門共用時移動安全運行。

6 生態(tài)環(huán)保

隨著社會及科技的發(fā)展，生態(tài)環(huán)保的作用也越來越明顯，水利水電行業(yè)也為生態(tài)環(huán)保加強(qiáng)技術(shù)的革新和提高。在水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備產(chǎn)品的的應(yīng)用積極使用環(huán)保型產(chǎn)品，避免污染河道、水源地等。主要是在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的潤滑系統(tǒng)，閘門運轉(zhuǎn)件采用的自潤滑軸承，減少灌注潤滑油脂，卷揚式啟閉機(jī)的鋼絲繩潤滑油及液壓機(jī)液壓油均采用環(huán)保食品級潤滑油，且具備生物可降解，對水質(zhì)不存在污染，有利于生態(tài)環(huán)境的維護(hù)。

由于水工鋼閘門及其埋件大部分存在水下工作，設(shè)備表面需進(jìn)行防腐處理工作，故對防腐材料的要求也使用相應(yīng)的環(huán)保材料，淘汰長期使用有毒的材料，避免污染生態(tài)環(huán)境。

7 其它

在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備電力驅(qū)動等方面，嚴(yán)格按國家環(huán)保部門要求，采用低碳節(jié)能型設(shè)備，降低能效。

部分水庫大壩、罐區(qū)等發(fā)電、取水口等根據(jù)不同水深水溫要求，取水口設(shè)置疊梁閘門、分層取水閘門等型式，在不同季節(jié)水位水深的情況下開啟相應(yīng)的閘門，滿足下游水生物對不同水溫繁殖等生態(tài)需求。

8 結(jié)束語

水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備在傳統(tǒng)的水利工程中傳統(tǒng)要求主要是滿足工程功能性及安全需要，隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，水利工程不僅僅是民生工程，而是結(jié)合民生、環(huán)保、生態(tài)、建筑、景觀等需求，水工金屬結(jié)構(gòu)勢必會迎來越來越大的發(fā)展趨勢。在已經(jīng)開工或者是面臨開工的項目方面而言，需要面臨的難度會更大，故對設(shè)備的選擇、布置、新技術(shù)應(yīng)用、信息化系統(tǒng)等提出更高的要求。在水利工程建設(shè)中，對水工金屬機(jī)構(gòu)新型設(shè)備、新技術(shù)的運用，對提升工程質(zhì)量和安全、管理維護(hù)更加便利是一種發(fā)展的方向。