南歐江五級水電站沖沙底孔事故閘門設計

胡小光 陳子華

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

南歐江五級水電站是老撾南歐江梯級電站中規模最大的電站，它采用壩后式廠房開發。五級電站正常蓄水位441 m，相應庫容3.35×108m3，校核洪水位441.918 m，相應庫容3.5×108m3，死水位430 m，調節庫容1.42×108m3，具有調節性能，最大壩高74 m，總裝機容量240 MW。沖沙底孔金屬結構設備由1孔1扇沖沙底孔事故門和1孔1扇工作門組成。

2 設計方案

南歐江五級電站的沖沙底孔事故閘門設置的主要用途為：當沖沙底孔工作閘門或沖沙底孔段發生事故或需要檢修時動水下門擋水。

閘門孔口尺寸為4 m×6 m，淤沙高度為6 m(1倍孔口高)，為潛孔式定輪閘門，底檻高程為385.00 m，正常高水位為441.00 m，按正常高水位設計，設計水頭為56 m。閘門的操作條件為：采用加重塊動水下門，利用充水閥充水平壓后靜水啟門。因現場有條件，并考慮最優化利用設備，啟閉機共用進水口1 600 kN雙向門機(軌上揚高12 m/揚程40 m)，并配拉桿進行操作，見圖1。

3 門葉設計

沖沙底孔事故門主要由門葉結構、主輪、水封、反向支承、充水閥及加重塊組成。沖沙底孔事故門結構設計按NB 35055水電工程鋼閘門設計規范有關規定驗算其強度、剛度及穩定。面板厚度δ=16 mm，閘門結構材料采用Q345B，主輪材料為ZG35CrMo進行調質處理。主輪鑄件需進行調質處理,調質處理后[σs]=5.5×10 N·m。輪子踏面淬火后硬度HB=240～270，踏面下100 mm處HB≥210。設計計算結果見表1。

閘門采用鋼板焊接組合結構，門頂設充水閥，主梁采用焊接T型，支承采用帶滾動軸承的滾輪支承，頂、側水封采用“P”型水封，底水封為板型水封。閘門共分為2節制造、運輸，在工地焊接連成整體。為防止泥沙進入閘門梁格及門槽中，采用上游面板上游止水?？紤]安裝時方便調整閘門輪子保持同一踏面，主輪采用可無級調節的偏心輪，閘門開啟過流時，為減小門底負壓并防止發生空蝕，按規范要求，閘門底緣下游傾角設計成大于30°,見圖2。

表1 沖沙底孔事故門門葉主要構件設計計算成果

4 門槽設計

與主輪材料對應，主軌材料為ZG35CrMo。主輪軌道表面淬火，淬火深度不低于10 mm,軌道踏面需進行調質處理,軌道踏面硬度為HB=270～300，踏面下10 mm處HB≥210。設計計算結果見表2。

表2 沖沙底孔事故門門槽主要構件設計計算成果

5 防腐設計

由于受水下潮濕環境的不利影響，沖沙底孔事故閘門容易受到腐蝕破壞，所以必須對閘門進行有效的防腐，金屬結構設備的防腐嚴格按《水利水電工程金屬結構防腐蝕技術規程》執行。對閘門部分，先對底層噴砂除銹后進行熱噴鋅處理，再噴環氧磷酸鋅封閉，之后噴涂環氧云鐵防銹漆作為中間漆，最后噴丙稀酸聚氨酯漆作為面漆，以此來使閘門得到有效的保護。

6 結語

南歐江五級沖沙底孔事故閘門設計水頭高，過流流速大，工況復雜，設計中充分考慮了以上這些因素，嚴格按照有關規范的規定，經過一系列計算，保證各項指標滿足規范允許的范圍，確保各部位結構設計安全可靠；借鑒其他相似水電站的寶貴經驗，并根據此閘門的具體運行要求，確定了閘門、門槽的型式，合理配備了閘門啟閉設備，滿足大型電站的安全運行要求。

目前南歐江五級水電站所有機組均已發電，金屬結構設備均已投入運行，閘門水封良好，啟閉靈活可靠，運行狀況良好，該閘門的設計較好的為其他高水頭平板事故閘門的設計提供了參考和經驗。