高壩深孔狹窄空間內(nèi)大型液壓啟閉機(jī)拆除和翻身技術(shù)

李傳法，張 浩，楊 飛

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610213）

0 引言

液壓啟閉機(jī)在液壓系統(tǒng)的控制下，液壓缸內(nèi)的活塞體內(nèi)壁做軸向往復(fù)運(yùn)動，從而帶動連接在活塞上的連桿和閘門做直線運(yùn)動，以達(dá)到開啟、關(guān)閉孔口的目的。近年來，隨著液壓技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用更加廣泛，液壓啟閉機(jī)較多地用于操作弧型閘門、人字閘門、快速閘門或高水頭深孔閘門。受電站水工結(jié)構(gòu)設(shè)計、布置的影響，部分大型水電站高水頭的深孔閘門液壓啟閉機(jī)室的布置較為緊湊和狹窄，僅利用現(xiàn)場的吊裝設(shè)備無法完成大尺寸液壓啟閉機(jī)油缸的翻身工作，只有結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況以及采用一些特殊工裝，來完成狹窄空間內(nèi)的液壓啟閉機(jī)油缸的翻身。

1 工程概況

二灘水電站位于四川省攀枝花市鹽邊縣與米易縣交界處，是雅礱江流域梯級開發(fā)的第一級水電站，裝設(shè)6 臺單機(jī)容量為550 MW 混流式水輪發(fā)電機(jī)組。電站壩身內(nèi)設(shè)4 孔放空底孔，其泄水道位于泄洪中孔的下方，進(jìn)水口設(shè)4 套事故閘門，出口設(shè)4套工作閘門；設(shè)有2 底孔工作閘室，沿壩軸線對稱分布在雙曲拱壩17#、24#壩段內(nèi)，其中：17#壩段閘室16.71 m×6.5 m×13.4 m（長×寬×高），24#壩段閘室16.71 m×6.19 m×13.4 m，閘室地面高程為1092.10 m。閘室內(nèi)各設(shè)置2 臺液壓啟閉機(jī)、1 臺50 t 檢修橋機(jī)，液壓啟閉機(jī)的電氣液壓控制系統(tǒng)布置在兩個閘室中間位置上游側(cè)為21.23 m×3 m×3.5 m 的檢查廊道內(nèi)，廊道地面高程為1091.25 m。底孔工作閘門液壓啟閉機(jī)自投產(chǎn)以來一直處于停運(yùn)狀態(tài)，每年均定期開展例行維護(hù)和保養(yǎng)，4 臺液壓啟閉機(jī)均可實(shí)現(xiàn)啟閉閘門操作。為確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)對液壓啟閉機(jī)進(jìn)行大修。

2 液壓啟閉機(jī)拆除技術(shù)難題分析

（1）液壓啟閉機(jī)油缸拆除、翻身施工空間狹小，安全風(fēng)險較大。液壓啟閉機(jī)活塞桿全部收回油缸底部后高度為9.375 m，最大外徑為0.81 m，無油狀態(tài)下單缸重量為12.8 t。而閘室內(nèi)50 t 檢修橋機(jī)吊鉤提升至最大高度后，吊鉤至油缸基座上平面距離僅為10 m，液壓啟閉機(jī)拆除、翻身的有效空間為8.3 m×5 m×10 m，拆除及翻身空間非常狹小，安全分析較大。

（2）受自重影響，液壓啟閉機(jī)油缸在翻身或垂直吊裝過程中，活塞桿若突然竄出油缸，對周圍的設(shè)備及人員造成傷害，存在較大的安全隱患。

3 擬采取的措施

（1）根據(jù)現(xiàn)場啟閉機(jī)室的結(jié)構(gòu)布置、液壓啟閉機(jī)拆除覆蓋范圍及室內(nèi)起重設(shè)備的起吊能力，結(jié)合啟閉機(jī)室空間尺寸以及吊裝設(shè)備運(yùn)行、起升極限位置尺寸，利用CAD 模擬液壓啟閉機(jī)翻身的最佳位置及角度，并合理布置翻身工裝如翻身吊具、導(dǎo)向鋼絲繩、手拉葫蘆等，保證液壓啟閉機(jī)在狹窄空間內(nèi)由垂直狀態(tài)至水平狀態(tài)的翻身工作順利實(shí)施。

（2）研制一種具有鎖定機(jī)構(gòu)的液壓驅(qū)動裝置，安裝于活塞伸縮部外端，鎖牢活塞，防止翻身或垂直吊裝過程中活塞桿突然竄出，同時增加輔助翻身工裝，利用現(xiàn)有的吊裝設(shè)備和多臺大噸位手拉葫蘆聯(lián)合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)液壓啟閉機(jī)的空中翻身。

4 狹窄空間內(nèi)液壓啟閉機(jī)油缸拆除、翻身技術(shù)

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）技術(shù)準(zhǔn)備：①根據(jù)設(shè)計圖紙及批復(fù)的拆除、翻身專項(xiàng)方案對現(xiàn)場人員進(jìn)行技術(shù)交底；②根據(jù)油缸、啟閉機(jī)室的實(shí)際尺寸，用CAD 模擬油缸翻身所需最佳位置、角度等；③根據(jù)模擬情況選擇液壓啟閉機(jī)翻身所需輔助翻身工裝設(shè)計與制作。

（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備：主要包括施工布置、輔助翻身工裝制作、設(shè)備材料準(zhǔn)備等，并適時做好各相應(yīng)施工工序的準(zhǔn)備工作。

4.2 檢查校核

（1）檢查、復(fù)核液壓啟閉機(jī)油缸實(shí)際尺寸：檢查確認(rèn)液壓啟閉機(jī)油缸活塞桿全部收回后油缸底部至活塞桿端部距離為9.375 m，油缸底部吊耳孔中心線至活塞桿端部距離為9.475 m，最大外徑為0.81 m，無油狀態(tài)下油缸重量12.8 t。

（2）測量吊耳孔至液壓啟閉機(jī)油缸底座上平面的實(shí)際尺寸：油缸在正常工作位置時，測量其吊耳中心線至油缸底座平面的實(shí)際尺寸為7.20 m，底座到啟閉機(jī)室地面垂直距離為0.58 m。

（3）測量50 t 橋機(jī)吊鉤起升至最大高度時吊鉤至液壓啟閉機(jī)底座的有效尺寸：當(dāng)橋機(jī)吊鉤起升至最大高度后，測量吊鉤至油缸基座上平面的實(shí)際高度為10 m。

（4）當(dāng)橋機(jī)吊鉤全部行走到下游后，測量吊鉤中心至上游軌道中心線實(shí)際距離為4 m。

4.3 模擬翻身

（1）根據(jù)檢查校核的實(shí)際情況，在CAD 中模擬液壓啟閉機(jī)翻身所需最佳位置、角度。

（2）選擇液壓啟閉機(jī)油缸翻身所需輔助翻身工裝，如翻身吊具、導(dǎo)向鋼絲繩及手拉葫蘆。

4.4 翻身起吊工裝設(shè)計

（1）根據(jù)50 t 橋機(jī)起升到最大高度時，吊鉤至油缸基礎(chǔ)座上平面的相對尺寸，若采用鋼絲繩及卸扣等方式翻身，油缸活塞桿將無法吊出油缸基礎(chǔ)座板孔，因此需自主設(shè)計一套翻身起吊工裝，以減小吊鉤與油缸底部吊耳之間的垂直距離（圖1）。

圖1 翻身起吊工具

（2）自主設(shè)計的翻身起吊工裝，有效減小吊鉤與油缸底部吊耳之間的垂直距離，通過CAD 模擬，能夠確保安全的前提下將液壓啟閉機(jī)油缸底座提出孔口，同時也滿足在檢查廊道口進(jìn)行液壓啟閉機(jī)翻身倒運(yùn)的最佳工況。

4.5 承載力計算

根據(jù)液壓啟閉機(jī)油缸拆除、吊運(yùn)的步驟，全面考慮吊運(yùn)過程中的各個環(huán)節(jié)，進(jìn)行承載力計算。

（1）吊具選擇。翻身起吊工具最大起吊重量為35 t，遠(yuǎn)大于啟閉機(jī)重量的12.8 t，承載力滿足要求。

（2）輔助液壓啟閉機(jī)翻身鋼絲繩承載力計算。4 根Φ28 mm、長16 m、抗拉強(qiáng)度為1670 MPa 的鋼絲繩，掛10 t 手拉葫蘆，輔助液壓啟閉機(jī)油缸翻身。經(jīng)計算，單根鋼絲繩的破斷拉力為386.237 6 kN，安全系數(shù)約為11，滿足油缸起吊、翻身要求。

（3）手拉葫蘆承載能力計算。液壓啟閉機(jī)油缸重量為12.8 t，采用4 臺10 t 手拉葫蘆，兩兩分別與50 t 橋機(jī)配合進(jìn)行空中翻身，輔助翻身的手拉葫蘆的承載能力滿足要求。

4.6 油缸拆除、起吊布置

油缸拆除前對啟閉機(jī)油泵、盤柜斷電，拆除液壓啟閉機(jī)油缸進(jìn)出油管、電氣元件等，并對液壓啟閉機(jī)油口、電氣元件進(jìn)行保護(hù)。

4.7 活塞桿固定

（1）啟動閘門前，將底檻、門槽及門楣部位的混凝土粘漿、垃圾等異物清除干凈。

（2）將活塞桿全部收回，閘門關(guān)閉至0 m 開度，撤除所有油壓后，關(guān)閉液壓設(shè)備上所有閥組。

（3）將活塞桿端蓋對稱方向的4 個M32 螺栓拆除，安裝自制工裝螺栓和鎖板，將活塞桿鎖定牢固（圖2）。

圖2 活塞桿鎖固工裝及固定

4.8 活塞桿與閘門連接螺母拆除

（1）螺母拆除：①拆除前，先將裸露的螺紋部分上的銹蝕清掃干凈，并噴上螺栓松動劑，30 min 后開始拆除螺母；②由于空間狹窄且把合時間久，拆卸較為困難，通過在圓螺母旋轉(zhuǎn)孔內(nèi)加裝臨時螺桿，同時輔助16 t 千斤頂對稱進(jìn)行松卸。

（2）液壓啟閉機(jī)與基座拆除：利用50 t 橋機(jī)起吊排油后的液壓啟閉機(jī)，緩慢起升橋機(jī)吊鉤，使吊鉤輕微受力后，拆除液壓啟閉機(jī)與基座的把合螺栓。

（3）螺母防護(hù)：①液壓啟閉機(jī)與基座的把合螺栓拆除完成后，緩慢起升吊鉤，使液壓啟閉機(jī)活塞桿全部脫離基座；②移動橋機(jī)將液壓啟閉機(jī)油缸吊至下檢查廊道口的中間位置后，將小車移動至下游最端頭，利用2 臺5 t 手拉葫蘆將小車鎖定牢固，同時利用32 t 千斤頂從上游往下游將50 t 橋機(jī)主梁固定；③當(dāng)液壓啟閉機(jī)活塞桿下落距地面300 mm 時，利用手動叉車將螺母把合在活塞桿上面，螺母與螺桿下端相平，用于翻身過程中保護(hù)活塞桿螺紋部分不被損傷。

4.9 液壓啟閉機(jī)油缸起吊、翻身

（1）采用2 臺10 t 手拉葫蘆。一側(cè)掛在廊道預(yù)埋板的吊耳上，另一側(cè)捆綁在液壓啟閉機(jī)端頭活塞桿位置，交叉捆綁牢靠，其夾角與液壓啟閉機(jī)底部的吊耳呈三角形。

（2）緩慢下落50 t 橋機(jī)大鉤，注意下落過程中，保證大鉤始終垂直，同時拉緊2 臺10 t 手拉葫蘆，左右手拉葫蘆受力均勻，防止液壓啟閉機(jī)突然轉(zhuǎn)動。

（3）當(dāng)液壓啟閉機(jī)活塞桿移至下檢查廊道口時，在地面放上兩塊木板，將活塞桿（即螺母部位）放在木板上面進(jìn)行換鉤，再檢查廊道上面掛2 臺10 t 手拉葫蘆，掛鉤端掛在手拉葫蘆的鋼絲繩上面，拉緊2 臺10 t 手拉葫蘆并使液壓啟閉機(jī)整體懸空，同時緩慢下落50 t 橋機(jī)大鉤，直至液壓啟閉機(jī)完成90°翻身，最后將全部重量移至下檢查廊道內(nèi)的2 臺15 t 環(huán)形吊車上面，利用廊道內(nèi)15 t 檢修葫蘆將液壓啟閉機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至廊道內(nèi)（圖3）。

圖3 液壓啟閉機(jī)油缸起吊、翻身及運(yùn)輸示意

5 結(jié)束語

應(yīng)用高壩深孔狹窄空間內(nèi)大型液壓啟閉機(jī)拆除、翻身技術(shù)，與合同工期相比，4 臺液壓啟閉機(jī)拆除、翻身工期共節(jié)約直線工期22 d。液壓啟閉檢修后按拆除、翻身的反向工序進(jìn)回裝，在調(diào)試運(yùn)行過程中未發(fā)現(xiàn)異常，經(jīng)多次測試和全過程運(yùn)行監(jiān)控，液壓啟閉機(jī)各系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，各參數(shù)符合規(guī)程規(guī)范和電廠技術(shù)要求。本技術(shù)彌補(bǔ)了國內(nèi)外在高壩深孔狹窄空間進(jìn)行大型液壓啟閉機(jī)拆除、翻身及檢修維護(hù)方面的技術(shù)空白，因地制宜解決了工程實(shí)際難題，為在狹窄空間里進(jìn)行同類型大型液壓啟閉機(jī)的拆除、翻身及檢修維護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)，值得大力推廣。