東寧縣東升電站泄洪系統金屬結構布置與設計

樊雪鈺

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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東寧縣東升電站泄洪系統金屬結構布置與設計

樊雪鈺

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

東升電站溢洪道泄洪系統中，檢修閘門為平面分節鋼閘門，工作閘門采用弧形鋼閘門?；⌒伍l門因沒有門槽，泄流時水流條件較好，和液壓機配合使用時利于控泄，便于調度管理的諸多優點，在水庫泄洪系統中采用較多。本文主要探討了綏芬河東升電站泄洪系統中工作閘門和檢修閘門的布置原則和設計要點。

東升電站；泄洪系統；弧門閘門；液壓啟閉機

東升水電站位于黑龍江省東南部牡丹江市東寧縣東寧鎮西綏芬河干流上游，是一座以發電為主的綜合利用的中型水利水電工程，水庫總庫容為5824×104m3，裝機容量33MW，多年平均發電量為8372×104kWh，項目建設總工期3a。

1 概 況

泄洪閘設6孔，每孔寬度為15m，堰頂寬度90m。每孔都設有工作閘門和檢修門槽，6孔共用1扇檢修門。工作門為弧形閘門，由液壓啟閉機啟閉。檢修門為平面滑動式閘門，由門式啟閉機啟閉。本水電站的正常蓄水位為156.00m，設計洪水位156.00m，校核洪水位159.25m，堰頂高程144.00m，墩頂高程160.75m。

2 設計依據

奮斗水庫初步設計的資料依據有：

1)《水利水電工程鋼閘門設計規范》[SL74-95][1]；

2)《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》[DL/T 5018-2014]；

3)《水利水電工程啟閉機制造、安裝及驗收規范》[SL381-2007]。

3 工作門及啟閉設備

3.1 工作閘門

泄洪閘工作門采用弧形閘門，6扇。閘門底坎高程143.305m，支鉸高程151.00m。閘門采雙主橫梁斜支臂球型鉸結構，弧門半徑R=15m，正常擋水高度H=12.7m，風浪超高a=0.5m。弧形閘門總水壓力P=16112kN,總水壓力作用線與水平線夾角α=13.462o。閘門面板厚δ=12mm，主梁梁高h1=1600mm，支臂高h2=1000mm，剛度比K=5.044。閘門啟門力FQ=2950kN，閉門力Fw=-645kN,能靠自重閉門。

弧形閘門為主橫梁形式，懸臂端長度與主梁長度之比為0.2，由于主梁與支臂連接處的負彎矩較大，故連與支臂接處主梁后翼緣設計為變截面形式。

弧門的支臂為偏心受壓構件。鑒于弧門水壓力較大，工況復雜，為加強支臂穩定性，工作弧門的支臂采用箱型截面柱。腹板間距580mm，上臂上下柱之間采用豎桿將支臂四等分，可以增加支臂平面內的穩定性。由于《鋼結構設計規范》(GB 50017)并未給出箱型截面的計算方法，箱型截面柱的平面內和平面外穩定驗算可以參考文獻[3]或[4][3-4]。

工作門球形鉸選用DF自潤滑關節軸承，DF自潤滑關節軸承具有良好的減摩性，耐磨性和自潤滑性，其滑動摩擦系數約為0.8-0.12，低于普通的軸承。DF關節軸承尺寸穩定性較好，適合在東北低溫寒冷的環境。另外由于向心關節軸承在水平方向有1.5°左右的擺角，可以糾正閘門在制造和組裝過程中出現的偏差。

東升電站弧形工作閘門的主要特點是擋水水頭高，孔口寬度大?；￠T面板所受的水壓力最終是通過支臂傳到支鉸埋設件的，因此，支臂是弧門十分重要的受力部位。如前所述，弧門支臂為偏心受壓構件，決定其承載能力的不是其強度，而是平面內和平面外的穩定性。據近30a的弧門設計經驗來看，弧形閘門的失事大多由于支臂失穩造成的，由于失穩破壞往往具有突然性，事前沒有先兆，因而造成的后果也比較嚴重。因此，弧門支臂的計算應當引起設計者的足夠重視。

3.2 工作閘門啟閉機

啟閉機采用QHLY2×1600kN液壓弧門啟閉機。啟閉機上懸掛點高程157.00m下懸掛點設在下主梁處,啟閉機最大行程s=7.5m。啟閉機液壓系統由液壓泵、油箱、閘閥組、電器控制柜等部件組成，液壓油在-45℃下不凝結，-10℃以上啟動使用，故冬季無需放油。在工作橋側邊設管線支架，懸掛在橋邊梁下，管路通至各油缸。油泵設工作油泵和備用油泵各一套。由于閘門跨度大，為了保證閘門啟閉的同步和平穩運行，液壓啟閉機油缸采用自動行程檢測裝置的熱噴涂陶瓷活塞桿液壓缸。閘門運行條件為動水啟閉，動載系數K=1.2，允許避開振動區作局部開啟。閘門不承受冰壓力。每孔閘門在邊墩處設爬梯和檢修平臺一處,便于檢修支鉸和油缸吊頭。

3.3 工作閘門運行方式

工作閘門啟閉條件為動水啟閉，允許避開振動區作局部開啟。啟閉機由液壓泵站控制。液壓泵站設在泄洪閘墩頂。工作門每2孔用1個液壓泵站。啟閉機采用PLC遠程控制系統，液壓缸中設置壓力傳感器和位置傳感器。閘門調洪啟閉時，PLC指控系統會實時顯示閘門的開度和桿腔壓力。

4 檢修門及啟閉設備

4.1 檢修閘門

為了工作閘門的檢修和維護，在工作閘門前各設一道檢修門，檢修閘門為15m×12.16m平面滑動式鋼閘門，6孔共設1扇檢修門。檢修閘門分為3節，每節高度分別為4.16m、4.0m、4.0m，均為雙主梁結構，閘門止水布置在上游側，采用P型橡皮水封。閘門總水壓力P=10800kN。閘門面板厚度δ=12mm。閘門滑動支撐選用NGB高分子復合材料滑道，最大摩擦系數取f=0.15。

4.2 檢修閘門啟閉機

檢修閘門啟閉設備選用2×800kN單向壩頂門機，門機軌距4.5m，門機基距13.0m，閘門吊點距10.0m,門機總揚程13m，軌上揚程6.0m，門機工作級別為Q3-中。檢修橋上鋪設QU100軌道通入檢修門門庫。門庫在泄洪閘左側，在其軌道下設長16m、寬2.5m，深13m下臥式門庫1個。

4.3 檢修閘門運行方式

檢修閘門平時存放于門庫中，工作閘門需要檢修時，用門機控制自動抓梁，抓脫檢修閘門。

檢修閘門操作條件為上節門靜水閉，動水開啟。下節門為靜水啟閉，平壓采用節間充水，節間最大開度100mm,平壓后水頭差<1.5m。各節閘門均由壩頂門機進行整體啟閉操作。平時，將閘門鎖定儲存在門庫。閘門啟門力FQ=1160kN，閉門力Fw=-365kN。

5 結 語

東升電站已通過竣工驗收，檢修閘門和工作閘門止水效果良好，工作閘門啟閉運行平穩，金屬結構設備(壩頂門機，液壓啟閉機)運行正常。

[1]中華人民共和國水利部.SL74-95鋼閘門設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2013.

[2]水電站機電設計手冊編寫組.水電站機電設計手冊金屬結構(一)[M].北京：中國水利水電出版社，1988：13-26.

[3]張質文，虞和謙，王金諾，等.起重機設計手冊[M].北京:鐵道出版社，1998：20-27.

[4]徐格寧.機械裝備金屬結構設計[M].北京：機械工業出版社，2009：42-45.

1007-7596(2017)02-0066-02

2017-02-10

樊雪鈺(1987-)，男，青海西寧人，工程師。

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