牛心嶺攔河壩液壓啟閉機改造成固定式卷揚啟閉機的經驗探討

彭永強

摘 ?要：通過牛心嶺攔河壩受到超百年一遇洪水襲擊后將舊液壓啟閉機改造成固定式卷揚啟閉機的經驗進行探討。文章分別從改造原因、通過力學計算定出卷揚啟閉機的各種參數、安裝步驟、通過洪水考驗等方面進行闡述，供同類工程參考。

關鍵詞：概況;改造原因;力學計算;安裝步驟;通過汛期考驗

1 工程概況

從化市牛心嶺攔河壩樞紐工程由穗計農〔2003〕68號及穗水建〔2004〕110號文批準建設。該樞紐工程于2005年1月開工，2008年5月完工并通過完工驗收，2013年1月樞紐工程通過單位工程竣工驗收。本樞紐工程位于從化區太平鎮牛心嶺村附近的流溪河右岸，由攔河閘壩及附屬水電站和管理區組成，設計標準均按五十年一遇洪水標準設計，百年一遇洪水標準校核。其中攔河壩閘壩全長89米，設5孔泄洪閘，安裝5扇16m*5.8m的弧形鋼閘門，工程等級為Ⅱ等，屬大（2）型攔河壩。攔河壩閘門啟閉由廣東江海機電工程有限公司安裝的型號為QHLY2*1250KN的液壓啟閉機控制。

2 改造原因

2014年5月23日從化地區遭受超百年一遇洪水襲擊，牛心嶺攔河壩過壩流量超過2500m3/s，水位為21.61m（珠基、下同）。因為牛心嶺攔河壩是按50年一遇洪水設計，過壩流量2080m3/s，相應上游洪水位為20.41m，所以整個牛心嶺攔河壩樞紐工程被淹1.20m。攔河壩整套閘門液壓啟閉設備（除閘門金屬結構外的機械部分和電氣部分）被洪水淹沒而癱瘓。另外，此套液壓啟閉設備經過7年的運行還存在保養、維修困難等客觀問題。

綜合上述兩個客觀因素，公司領導先后找來了廣東江海機電工程有限公司和湖南邵陽液壓設備有限公司的技術人員來牛心嶺攔河壩進行研究修復此套液壓設備，而結論都是工程費用高、工期長，沒有合適的穩妥的修復方案。最后通過水利系統的相關網站找到了河北省新河縣啟閉機械有限公司來牛心嶺攔河壩進行實地勘察和方案探討，最終在方案可靠、價錢合理和不需另外增加水工建筑物的前提下確定將本套液壓啟閉機QHLY2*1250KN改造成穩定可靠的固定式卷揚啟閉機QH-2*1250KN。

3 改造方案的力學計算

選用固定式卷揚啟閉機QH-2*1250KN的力學計算依據是：

（1）閘門自重：每扇60t，按廣東江海機電工程有限公司的弧形鋼閘門安裝圖紙計算得出結果。（2）水的壓力：面積*水的平均壓強，水頭5.8米，取中2.9米，閘門面積5.8*2.9=92.8平米。所以閘門壓力F=2.9*92.8=269.12，按270t。（3）水壓力在垂直方向的分量：f垂直=270*tg17°角度正切值=270*tg17=270*0.3057=82.5t。（4）垂直總合力F總=60t+82.5t=142.5t。（5）鋼絲繩與閘門角度37度，啟閉機的動滑輪斜拉力F斜=142.5/37度余弦值=142.5/cos37=142.5/0.798=177.5t，取178t。（6）機械效率取0.9，F=178*0.9=160.2t。（7）安全系數1.2-1.25中取1.25，F總=160*1.25=200t，取250t。（8）確定雙吊點固定式啟閉機起吊力為2*125t。

4 固定式卷揚啟閉機安裝步驟

（1）將5扇閘門舊液壓啟閉機油缸拆除后，將支鉸軸Φ220裝上3個定滑輪（外徑610，總寬度240）;下面閘門吊耳處裝動滑輪組;為了盡量不改變原金屬結構，可以用連接板將動滑輪與閘門吊耳連接;動滑輪組為6倍率。（2）安裝鋼絲繩。采用Φ32不銹鋼，其單股拉力不小于300kN;動滑輪組承載不小于300*6=1800kN。（3）成套啟閉機由小吊車運載在人行橋上，沿導軌送到支墩處，用連體升降機提升到1.2米高度，超過橋上1.05米護欄后，送到各閘墩上方相應位置慢慢放置于閘墩40%著力點處，現場用中板與型鋼組合焊接啟閉機下面在支鉸上的斜支撐;支撐底架完成后，啟閉機方可完全從升降機上釋放。卸放及固定和焊接完一臺啟閉機后，將運載小車沿導軌移去，為下一臺啟閉機運載做準備。（4）將鋼絲繩一頭固定在啟閉機卷筒上，另一頭順繞6周后，向下繞定滑輪及動滑輪3周，將繩頭用鋼絲繩專用桃形體配合繩夾子牢固于定滑輪處，并在支鉸軸頭處打加油孔1個。（5）分別將兩邊啟閉機的鋼絲繩手動調成一致后，安裝連接同步軸、軸支架等。（6）電路接線：將2個電動機引線（70平方電源線）分別通過電機保護器后，進入電控柜接交流電源380V/50Hz。（7）試機運行：將減速機、卷筒軸、滑輪組軸、液壓制動器、鋼絲繩等檢查后，通電試運行：在每閘門從閘室底12.00m高程開啟至20.41m高程（50年一遇洪水標準）。一邊開啟閘門一邊觀察其馬達發熱情況、聯軸器轉動情況、鋼絲繩拉伸情況、滑輪組轉動情況、閘門提升及關閉時左右平衡狀況等用記錄本記錄分析，每扇閘門啟閉三次無誤后宣告閘門啟閉設備改造成功。

5 卷揚啟閉機技術參數

選用固定式卷揚啟閉機QH-2*1250kN的技術參數見表1。

表1 固定式卷揚啟閉機QH-2*1250kN技術參數表

6 洪水考驗

在2015年4月1日固定式卷揚啟閉機QH-2*1250KN安裝和調試完畢并經過驗收合格后交付運行管理單位使用后，牛心嶺攔河壩在2015年5月經歷了3次洪水襲擊，分別是：（1）5月6日晚1000m3/s（五年一遇）;（2）5月19日晚1300m3/s（十五年一遇）;（3）5月25日900m3/s（三年一遇）。運行管理單位根據《2015年度從化市牛心嶺攔河壩汛期調度運用計劃和防洪搶險應急預案》提前開啟防洪閘門，在洪水來臨前將五扇閘門全部開啟至20.41m高程（50年一遇洪水標準），讓洪水順利通過牛心嶺攔河壩使攔河壩上下游不發生洪澇災害而安全度汛。

7 結束語

通過此次固定式卷揚啟閉機QH-2*1250KN的改造，使牛心嶺攔河壩的防洪安全性得到大大提高。運行管理單位認真貫徹“安全第一、預防為主”的方針，經常性地做好攔河壩汛期安全度汛的思想準備、機制準備和工作準備。樹立和落實科學發展觀，努力實現由控制洪水向管理洪水的思想轉變，克服麻痹僥幸心理，把保障攔河壩上下游人民群眾的生命安全、財產安全作為牛心嶺攔河壩汛期防汛度汛工作的主要目標。