水利樞紐發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)安裝與試驗(yàn)

李澤同

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

1 問(wèn)題的提出

G水利樞紐工程是新疆葉城縣提孜那莆河流域上游的控制性水利工程，發(fā)揮著防洪、灌溉和發(fā)電等重要的工程任務(wù)。其水屬于為Ⅲ等水利工程，總庫(kù)容0.927×108m3，水電站總裝機(jī)容為26MW，年年發(fā)電量均值0.777×108kW·h。該水利樞紐工程主要包括擋水壩、溢洪道、泄洪沖沙洞、發(fā)電引水系統(tǒng)及閘房等主輔水工建筑物。其中，擋水大壩主要為瀝青混凝土心墻壩，壩高最大達(dá)75.0m。在發(fā)電洞進(jìn)口布置了1臺(tái)2×250kN雙向門(mén)式啟閉機(jī)，安裝高程1896.80m。用于操作發(fā)電洞主、副攔污柵，利用設(shè)置的全跨液壓抓斗兼顧進(jìn)行柵前清污。雙向門(mén)機(jī)主要有大車行走機(jī)構(gòu)、門(mén)架、起升小車、電力拖動(dòng)及控制設(shè)備、軌道裝置以及其它必要的附屬設(shè)備等組成。

該水利樞紐工程發(fā)電洞進(jìn)水口空間位置較為狹小，且受地理環(huán)境影響，工程區(qū)域內(nèi)自然風(fēng)力大，雙向門(mén)機(jī)大件吊裝過(guò)程存在較大的安裝難度，為保證安裝質(zhì)量，必須加強(qiáng)門(mén)機(jī)吊裝過(guò)程控制、門(mén)腿防風(fēng)加固及安全保障。

2 安裝技術(shù)及質(zhì)量控制

2.1 大車行走機(jī)構(gòu)及軌道安裝

待完成大車軌道吊裝后測(cè)放出上下游軌道面高程控制點(diǎn)和軌道中心線，并按照設(shè)計(jì)要求焊接好軌道兩端線架，將0.5mm鋼絲掛上后拉緊，使其在軌道面投影重合于軌道中心線；按照50cm間隔在軌道中心線上找出斷面中心點(diǎn)并標(biāo)記，據(jù)此進(jìn)行軌道調(diào)整。對(duì)于所存在的軌道中心線偏差以及高程偏差主要借助千斤頂以及千斤頂+壓板螺栓的方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整及偏差控制，測(cè)量結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求后加固焊接[1]。

該水利樞紐工程發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)運(yùn)行軌道安裝的設(shè)計(jì)軌距為8.0m，具體安裝位置位于發(fā)-19.20m以及發(fā)-11.20m的兩條軸線處，軌面安裝高程1896.80m，安裝前必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求矯正軌道，將其正側(cè)面縱向垂直度誤差均控制在1/1500以內(nèi)，并使軌道兩端處于一條平面線上，其余安裝偏差控制要求具體見(jiàn)表1。

表1 門(mén)機(jī)運(yùn)行軌道安裝偏差要求

發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由4套車輪組組成，且兩兩對(duì)稱布置，每套車輪組均包括2個(gè)車輪。在開(kāi)始吊裝行走系統(tǒng)前，必須進(jìn)行軌道面吊裝點(diǎn)的測(cè)放以確定出門(mén)機(jī)車輪組具體的安裝線，再通過(guò)80t汽車吊將4套車輪組全部吊裝在軌道之上，將下橫梁吊裝至車輪組上后將全部螺栓擰緊至設(shè)計(jì)力矩的30%，再調(diào)平下橫梁后擰緊全部螺栓，并按設(shè)計(jì)要求調(diào)平、墊穩(wěn)處理后進(jìn)行穩(wěn)定性和傾斜偏差的檢測(cè)[2]。行走機(jī)構(gòu)安裝偏差檢測(cè)要求具體見(jiàn)表2。待完成檢測(cè)后以手動(dòng)方式夾緊夾軌器，并采用槽鋼和角鐵加固車輪組側(cè)面。

表2 行走機(jī)構(gòu)安裝偏差要求

2.2 門(mén)架安裝

雙向門(mén)機(jī)門(mén)架采用箱型焊接形式連接，具體而言，機(jī)架主梁和門(mén)腿焊接，上部梁體接頭、中橫梁以及支腿等部位全部通過(guò)高強(qiáng)度螺栓實(shí)施連接，而對(duì)于下橫梁和支腿等結(jié)構(gòu)則只需采用普通螺栓進(jìn)行連接即可。

在正式起吊雙向門(mén)機(jī)門(mén)架支腿結(jié)構(gòu)施工前，先把上游側(cè)門(mén)支腿和中橫梁在發(fā)電洞右側(cè)平臺(tái)進(jìn)行組裝，再利用80t 汽車吊將上游側(cè)組合裝體插裝進(jìn)下橫梁結(jié)構(gòu)上所預(yù)先設(shè)定的限位塊內(nèi)，同時(shí)按照設(shè)計(jì)要求安裝連接螺栓。在施作以上操作工作時(shí)每個(gè)支腿上下側(cè)分別采用φ159mm鋼管制成的可調(diào)節(jié)臨時(shí)拉桿和纜風(fēng)繩固定。為保證吊裝施工質(zhì)量及安全，應(yīng)調(diào)整門(mén)腿上部開(kāi)襠尺寸，并在每個(gè)門(mén)腿設(shè)計(jì)位置系掛固定纜繩。門(mén)腿上下游側(cè)及左右兩側(cè)實(shí)際受力情況具體見(jiàn)圖1。在支腿頂部端板上分好中心線， 支腿安裝支撐完畢， 多次、仔細(xì)調(diào)整支腿上、下游之間的中心距，用全站儀測(cè)量支腿的幾何尺寸，符合要求方可進(jìn)行下一步。下游側(cè)門(mén)支腿、中橫梁、下橫梁安裝和上游側(cè)安裝方法一致。

(a)門(mén)腿上下游側(cè)受力情況

(b)門(mén)腿左右側(cè)受力情況圖1 門(mén)腿實(shí)際受力情況

在閘井平臺(tái)處，將主梁和端梁拼裝成整體，稱為上部結(jié)構(gòu)。在吊裝上部結(jié)構(gòu)時(shí)，在上部結(jié)構(gòu)以下2.5 米處搭設(shè)臨時(shí)焊接行走平臺(tái)，并做好防護(hù)，以便上部機(jī)構(gòu)安裝。上部結(jié)構(gòu)(含小車軌道)總重量為13.03t，為吊裝最重部件，因此，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)重量和吊車站車位置，選用80t 汽車吊完成此次吊裝任務(wù)。查80t 吊車性能參數(shù)，在吊車回轉(zhuǎn)半徑9.5m，主臂伸長(zhǎng)30m，最大起升高度為28.4m，最大起吊重量15.7t，滿足吊裝要求。為確保施工過(guò)程及質(zhì)量，在正式施工前必須試吊，將上部結(jié)構(gòu)吊起并與地面距離達(dá)到20cm 后暫停起吊過(guò)程，并同時(shí)進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)傾斜度測(cè)量、穩(wěn)定程度檢查。試吊過(guò)程和結(jié)果若完全符合設(shè)計(jì)要求，則可進(jìn)行正式吊裝過(guò)程。

3 雙向門(mén)機(jī)性能試驗(yàn)

3.1 負(fù)荷試驗(yàn)

在進(jìn)行雙向門(mén)機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)前，必須全面檢查門(mén)機(jī)安裝及電氣線路通電等情況，確保結(jié)構(gòu)正確、回路可靠，并預(yù)測(cè)試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的事故，事先提出可行的預(yù)防策略及應(yīng)對(duì)方案。通常情況下，雙向門(mén)機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)采用制作臨時(shí)鋼平臺(tái)并堆放配重塊的方式展開(kāi)，而本工程因現(xiàn)場(chǎng)施工條件所限，不進(jìn)行臨時(shí)平臺(tái)制作，而主要采用借助鋼絲繩直接起吊毛料鋼筋等操作技術(shù)實(shí)施負(fù)荷試驗(yàn)[3]。起重鋼絲繩規(guī)格為φ60.5mm，6×37mm麻芯，長(zhǎng)度為9000mm，并在各吊裝端頭分別纏繞2圈，上部通過(guò)繩卡卡死。按照起重量設(shè)計(jì)值的125%進(jìn)行超負(fù)荷試驗(yàn)，并同時(shí)將負(fù)荷試驗(yàn)的安全系數(shù)控制在4.0左右。

3.2 空載試驗(yàn)

空載試驗(yàn)開(kāi)始前手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)輪，等最后1根轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周且其余轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)卡頓，且卷筒與滑輪上鋼絲繩纏繞正確的情況下可展開(kāi)空載試驗(yàn)。具體試驗(yàn)項(xiàng)目包括：按照20min的時(shí)間間隔，起升機(jī)構(gòu)在行程內(nèi)連續(xù)升降3次、行走機(jī)構(gòu)沿軌道全長(zhǎng)往返3次。

3.3 靜載試驗(yàn)

為檢驗(yàn)雙向門(mén)機(jī)各部件和金屬結(jié)構(gòu)的承載能力，在空載試驗(yàn)通過(guò)的基礎(chǔ)上，對(duì)雙向門(mén)機(jī)進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

首次起吊按照額定載荷量的50%進(jìn)行，二次起吊按照額定載荷量的60%-70%進(jìn)行，最后按照額定載荷量起吊，在軌道全長(zhǎng)上來(lái)回循環(huán)往復(fù)，并通過(guò)全面檢查以保證雙向門(mén)機(jī)工作性能完全符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范。按照設(shè)計(jì)卸荷要求逐漸將雙向門(mén)機(jī)結(jié)構(gòu)上所施加的荷載卸除，此后便將小車分別停置于主梁跨中以及懸臂端兩個(gè)區(qū)域；確定出測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)后分階段逐步起升1.25倍額定荷載，離地面100-200mm，停留≥10min。然后卸去荷載，檢查門(mén)機(jī)起重機(jī)是否有永久變形。如此重復(fù)3次，橋架不應(yīng)發(fā)生永久變行。如果在以上試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)裂紋、變形、油漆剝落、門(mén)機(jī)損壞、連接處松動(dòng)等問(wèn)題，則認(rèn)為靜載試驗(yàn)合格。

3.4 動(dòng)載試驗(yàn)

通過(guò)起升機(jī)構(gòu)起吊額定起升載荷1.1倍的的載荷量后進(jìn)行重復(fù)性的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)等操作，累計(jì)開(kāi)動(dòng)時(shí)間控制在1h以內(nèi)。同時(shí)，還應(yīng)按照額定行走載荷的1.1倍進(jìn)行動(dòng)載荷試驗(yàn)，并應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)接電持續(xù)率預(yù)留操作時(shí)間，并將試驗(yàn)速度等參數(shù)嚴(yán)格限制在門(mén)機(jī)正常運(yùn)行范圍內(nèi)?；剞D(zhuǎn)吊起升機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分別按額定起升載荷及額定回轉(zhuǎn)載荷的1.1倍進(jìn)行載荷試驗(yàn)。在以上動(dòng)載試驗(yàn)中檢查門(mén)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)、潤(rùn)滑部位實(shí)際潤(rùn)滑情況、電氣元件運(yùn)行情況、機(jī)構(gòu)靈敏度及性能可靠性、限位開(kāi)關(guān)、安保連鎖裝置、防爬裝置等性能的可靠性，以及各部件是否發(fā)生裂紋及損害。

3.5 負(fù)荷試驗(yàn)配重方案

在安裝間制作吊物、排架，在排架上放置符合起重試驗(yàn)所需重量的相應(yīng)重物的配重方案進(jìn)行雙向門(mén)機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)。

100%動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)為25t；

125%靜態(tài)載荷試驗(yàn)為31.25t；

110%動(dòng)態(tài)載荷試驗(yàn)為27.5t。

4 結(jié) 論

G水利樞紐工程發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)安裝工作于2021年1月底開(kāi)始，3月27日結(jié)束安裝。因?yàn)槭┕きh(huán)境及地理?xiàng)l件的限制以及所采取的施工技術(shù)水平的制約，本次水利樞紐工程發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)安裝施工過(guò)程技術(shù)難度較大，該工程由于承擔(dān)著防洪、灌溉和發(fā)電等工程任務(wù)，故對(duì)施工質(zhì)量、運(yùn)行效果等方面存在較高要求，原施工方案無(wú)法滿足以上要求，故而項(xiàng)目管理方對(duì)原施工方案進(jìn)行了合理調(diào)整和優(yōu)化，以保證雙向門(mén)機(jī)安裝質(zhì)量及運(yùn)行效果。該水利樞紐工程發(fā)電洞進(jìn)水口雙向門(mén)機(jī)安裝結(jié)束后調(diào)試驗(yàn)收一次性通過(guò)，且安裝單元工程全部倍評(píng)定為優(yōu)良，為整個(gè)水利樞紐工程的順利運(yùn)行提供了保證。