李 勝,陳 紅
(中國水電顧問集團北京勘測設(shè)計研究院,北京 100024)
吉沙水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備分別布置在泄水建筑物、引水建筑物及施工支洞部位,設(shè)有各種門槽、柵槽共7孔,各種閘門和攔污柵共11扇,各種啟閉機6臺,自動掛脫梁1套、起吊梁1套及清污耙斗1套。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備總工程量約242 t。
(1)泄洪沖沙底孔位于泄洪沖沙底孔壩段右側(cè),共1孔,底坎高程3 112.00 m,孔口寬3.0 m、高4.5 m。單獨運行時用以沖沙清淤,汛期與表孔聯(lián)合運行,宣泄洪水。其進口設(shè)置1道事故閘門,孔口尺寸為3 m×6.024 m(寬×高,下同),設(shè)計水位為正常蓄水位3 132.00 m。事故閘門采用平面定輪閘門,啟閉機采用400 kN固定卷揚式啟閉機,布置在3 147.00 m高程的壩頂啟閉機室內(nèi)。平時該閘門用鎖定梁鎖定在閘門孔口上方。泄洪沖沙底孔出口處設(shè)置1套弧形工作閘門,設(shè)計水位及操作水位均為正常蓄水位3 132.00 m,支鉸高程為3 118.00 m,弧面半徑8 m。啟閉機采用320 kN固定卷揚式啟閉機,布置在3 130.00 m高程的啟閉機室內(nèi)。
(2)沖沙孔位于泄洪沖沙底孔壩段左側(cè),共1孔,底坎高程3 112.00 m,孔口寬度1.0 m。在沖沙孔從上游至下游分別布置1道事故閘門和1道工作閘門。事故閘門和工作閘門處的孔口尺寸均為1 m×1.5 m,設(shè)計水位為正常蓄水位3 132.00 m。工作閘門和事故閘門結(jié)構(gòu)尺寸及形式完全相同,采用平面定輪閘門。事故閘門、工作閘門分別由1臺160 kN固定卷揚式啟閉機操作,均布置在3 147.00 m高程的壩頂啟閉機室內(nèi)。平時事故閘門用鎖定梁鎖定在閘門孔口上方。
(1)泄洪沖沙底孔事故閘門為單吊點平面定輪閘門。閘門支承跨度3.4 m,下游止水,止水跨度3.12 m,總水壓力3 617.8 kN。整扇門葉在高度方向分為2個運輸單元,均采用Q235-B材料,工地安裝時再用焊接方法將各單元焊成整扇門葉。每節(jié)門葉布置4套主輪裝置,整扇門共布置8套。主輪裝置為簡支式滾輪支承,輪徑440 mm,滾輪采用ZG310-570材料。軸承采用雙金屬鑲嵌自潤滑軸承,軸徑100 mm(即軸承內(nèi)徑)。該閘門操作方式為動閉靜啟,利用水柱動水下門,啟門時利用設(shè)在門葉頂部φ200 mm的充水閥充水平壓后啟門,設(shè)計不平衡水位水位差為3 m。
(2)事故閘門采用400 kN固定卷揚式啟閉機啟閉。該啟閉機為單吊點,由1臺電動機驅(qū)動,直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其主要由卷揚裝置、動滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負荷顯示及過載保護裝置及機架等組成,額定啟門力400 kN,揚程26 m,起升速度1.733 m/min,在啟閉機室現(xiàn)地啟閉閘門。
(3)泄洪沖沙底孔工作閘門采用雙主橫梁、直支臂、圓柱鉸、Q235-B焊接結(jié)構(gòu)的弧形閘門。閘門設(shè)計總水壓力3 375.8 kN。面板外緣半徑為8 m,門葉結(jié)構(gòu)整節(jié)制造。主橫梁、直支臂均為工字形斷面,在橫向平面內(nèi)構(gòu)成п框架。上、下兩支臂在縱向平面內(nèi)構(gòu)成V形框架。支鉸軸直徑為280 mm,材料為40Cr,支鉸軸承采用銅基鑲嵌自潤滑軸承。閘門側(cè)水封采用1道P60-B型橡塑復(fù)合水封,底水封采用平面水封,頂水封除門體頂部設(shè)1道P60-A型水封之外,在門楣埋件上設(shè)置1道Ω型水封。閘門運行工況為全關(guān)、全開和局部開啟3種。在門葉梁格中澆注質(zhì)量約10 t的鐵砂混凝土配重,以便閘門順利閉門。
(4)工作閘門采用320 kN固定卷揚式單吊點啟閉機啟閉,由1臺電動機驅(qū)動,直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚裝置、動滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負荷顯示及過載保護裝置及機架等組成,額定啟門力320 kN,揚程7 m,起升速度1.649 m/min;它可在啟閉機室現(xiàn)地啟閉閘門,并可在集中控制室遠方操作閘門。
(1)沖沙孔工作閘門和事故閘門結(jié)構(gòu)尺寸及形式完全相同,均采用平面定輪閘門。閘門支承跨度1.44 m,面板和止水裝置設(shè)置在上游側(cè),止水跨度1.1 m,總水壓力約357.6 kN。門葉結(jié)構(gòu)材料采用Q235-B,工字形斷面主梁。整扇閘門共設(shè)4套滾輪,采用懸臂式滾輪支承。主輪材料采用ZG310-570,輪徑480 mm,輪軸材料為40Cr。軸承采用雙金屬鑲嵌自潤滑軸承。事故閘門操作方式為小開度提門充水,靜水啟門,工作閘門操作方式為動水啟閉,閉門時均須加2.587 t鑄鐵配重動水閉門,計算啟門力75.7 kN。
(2)事故閘門和工作閘門均采用160 kN固定卷揚式啟閉機啟閉。該啟閉機為單吊點,由1臺電動機驅(qū)動,直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚裝置、動滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負荷顯示及過載保護裝置及機架等組成,額定啟門力160 kN,揚程26 m,起升速度1.655 m/min;它可以在啟閉機室現(xiàn)地啟閉閘門,并可在集中控制室遠方操作閘門。
吉沙水電站采用 “一洞一井一管二機”的布置形式,共安裝2臺沖擊式水輪發(fā)電機組。引水建筑物金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要布置在引水隧洞進水口、引水隧洞調(diào)壓井以及2號、4號、6號施工支洞處。
(1)進水口底坎高程3 116.00 m,設(shè)有1道攔污柵、1道事故閘門。攔污柵共1孔,孔口尺寸為5.5 m×6.6 m,設(shè)計水位差3 m。為清除柵前污物,攔污柵前設(shè)有一套清污耙斗。攔污柵、清污耙斗均由400 kN臺車式啟閉機啟閉和吊運。設(shè)有1扇備用攔污柵以供攔污柵檢修時用,備用柵平時放在攔污柵庫里。在攔污柵下游側(cè)的水平段內(nèi)設(shè)置1道事故閘門,孔口尺寸3.3 m×3.3 m,為滿足校核水位下發(fā)電的要求,閘門設(shè)計水位及操作水位均為校核洪水位3 136.10 m,由400 kN臺車式啟閉機配合液壓掛脫梁啟閉和吊運。閘門平時鎖定在各自孔口上部的3 137.00 m高程的平臺上。臺車式啟閉機布置在進水口3 145.70 m高程的啟閉機平臺上。
(2)2號、4號及6號施工支洞進口處各設(shè)置1道密封門,密封門的開啟和關(guān)閉均由人工在無水狀態(tài)下操作。
進水口攔污柵為平面直立式,采用滑動支承,柵條斷面10 mm×100 mm,柵條間距150 mm。根據(jù)運輸尺寸的要求,沿柵葉高度方向分為2節(jié),每節(jié)高3.3 m,為Q235-B焊接結(jié)構(gòu),節(jié)間采用吊板鉸接。攔污柵的頂部設(shè)有拉桿、起吊梁與臺車式啟閉機動滑輪裝置相連。攔污柵共制作2扇,1扇安裝在柵槽內(nèi),另1扇供攔污柵檢修時用,平時放在攔污柵庫里。
攔污柵由進水口400 kN臺車式啟閉機配合起吊梁、拉桿吊運。臺車式啟閉機主要由起升機構(gòu)、行走機構(gòu)、臺車架等組成。該啟閉機揚程25 m,起升速度1.733 m/min,行走速度7.821 m/min。臺車式啟閉機配備1套清污耙斗,清污耙斗采用液壓式,垂直運行。耙斗為輪式支承,兩側(cè)均設(shè)置側(cè)輪。
進水口事故閘門為單吊點平面滑動閘門。閘門支承跨度3.8 m,下游止水,止水跨度3.44 m,總水壓力2 259.7 kN。閘門結(jié)構(gòu)為Q235-B焊接件,整扇制造。閘門共設(shè)4套自潤滑主支承滑道,每套自潤滑滑道長300 mm。該閘門操作方式為動閉靜啟,利用水柱動水下門,啟門時利用設(shè)在門葉頂部φ300 mm的充水閥充水平壓后啟門。為縮短充水時間,啟門時不平衡水壓差設(shè)計為10 m以內(nèi),且當(dāng)水庫水位低于3 126.00 m時,事故閘門可以直接利用小開度提門充水。事故閘門采用進水口400 kN臺車式啟閉機配合自動掛脫梁進行啟閉。
調(diào)壓井事故閘門為單吊點平面滑動閘門。其支承跨度3.5 m,下游止水,止水跨度3.09 m,總水壓力7 701 kN。閘門結(jié)構(gòu)為Q235-B焊接件,整扇制造。閘門共設(shè)4套自潤滑主支承滑道,每套自潤滑滑道長500 mm。閘門操作方式為動閉靜啟,利用水柱動水下門,啟門時利用設(shè)在門葉頂部φ300 mm的充水閥充水平壓后啟門,不平衡水壓差為3 m。
事故閘門采用2 000 kN固定卷揚式啟閉機啟閉。啟閉機為單吊點,由1臺電動機驅(qū)動,直接通過銷軸同閘門的吊耳連接。其結(jié)構(gòu)主要由卷揚裝置、動滑輪裝置、定滑輪裝置、小齒輪裝置、平衡滑輪裝置、高度顯示及限位裝置、位置限制開關(guān)、負荷顯示及過載保護裝置及機架等組成。啟閉機額定啟門力2 000 kN,揚程110 m。為避免高壓管道事故的擴大,事故閘門的閉門時間要求控制在30 min以內(nèi),且啟閉揚程較高。為此,啟閉機采用雙速電機,以使孔口以上啟閉速度為4.2 m/min,孔口以下啟閉速度為2.1 m/min。全揚程閉門時間約20 min。平時閘門懸掛在最高涌浪水位以上。該啟閉機可以在啟閉機室現(xiàn)地啟閉閘門,并可在集中控制室遠方操作閘門。
引水隧洞與2號、4號及6號施工支洞交叉處各設(shè)置一道密封門,閘門處孔口尺寸為1.0 m×1.8 m,設(shè)計水頭均按3孔中最高擋水水頭108 m設(shè)計。密封門門葉兩側(cè)設(shè)置4套活動扳手,轉(zhuǎn)動活動扳手可使密封門處于關(guān)閉狀態(tài)和打開狀態(tài)。密封門采用無水人工操作。平時密封門處于關(guān)閉狀態(tài)。
吉沙水電站金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備均已完成制作、安裝及設(shè)備調(diào)試,并通過竣工驗收。各扇閘門止水效果良好,閘門啟閉運行平穩(wěn),金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行正常。該水電站各部位金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的布置與設(shè)計,為以后同類型水電站的設(shè)計提供了設(shè)計經(jīng)驗,為不斷優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。