昆明市柴石灘水庫溢洪道金屬結構更新設計

張宇

【摘要】昆明市柴石灘水庫于2002年建設完成，至今已經運行了14年。根據云南省水利水電勘測設計研究院2012年做出的安全評價，需要對溢洪道表孔金屬結構進行改造設計。該閘門已于2013年6月改造完成。

【關鍵詞】柴石灘水庫；溢洪道金屬結構；更新設計

1、基本概況

柴石灘水庫位于云南省昆明市宜良縣境內的南盤江干流上游，是珠江流域規劃中南盤江中下游梯級電站的龍頭水庫。水庫為完全年調節水庫，總庫容4.37億m3，電站裝機60MW，是云南省九五期間的大型重點水利工程項目。

由于柴石灘水庫上游徑流面積較大，上游區工、農業水庫水質污染較嚴重，對金屬結構的腐蝕較大，而且閘門運行時間較長，部分設備老化。我單位受業主委托，對溢洪道表孔金屬結構及啟閉設備進行了安全鑒定，并對溢洪道表孔金屬結構進行了改造設計。

2、設計內容及改造項目

溢洪道堰頂高程1630.000m，閘門底檻高程1629.814m，主要承擔汛期泄洪任務，共兩孔弧形工作閘門。孔口尺寸12m×15.5m，設計水頭15 m。啟閉設備采用液壓啟閉機，型號為QHLY 2 × 2000kN-6.732m。

閘門啟閉時左右超差（1#、2#閘門均存在），糾偏不能滿足要求；閘門不能鎖定以及不能自動停機；高壓軟管老化開裂、油管及液壓油缸局部銹蝕嚴重；電氣控制設備部分老化。

根據安全鑒定結論及現場實際情況，溢洪道表孔金屬結構需要做以下工作：

1）對閘門門葉、門槽、液壓缸及支臂、側輪、支鉸進行全面檢修、維護，重點進行除銹、重新噴涂油漆處理；

2）更換閘門水封，液壓啟閉機高壓軟管、部分油管；

3）更換液壓啟閉機的泵站閥組、傳感器、開度儀、閘門自動控制系統；

4）增設柴油發電機作為備用電源；

5）新建柴油發電機房。

3、更換的設備的主要技術要求

a）液壓啟閉機的泵站閥組

1 缸旁閥組、泵站閥組等各類閥件的選擇均應該符合（SL41-2011）第5.4.5條的要求。

2 缸旁閥組、泵站閥組等閥件的先導閥件必須可靠，壽命長，應選用優質進口件。其工作壽命須達到10年以上（按每年動作720次計算）。

3 二通插裝閥的的連接尺寸應符合GB2877的規定，插裝閥的制造應符合GB7934的規定。（本次技改建議將原閥組換為插裝閥）

4 溢流閥的容量應足以排出系統最大流量而無震動。

5 閥組塊必須經過鍍鎳或磷化等防腐處理。

b）液壓啟閉機的油管和管接頭

1 油管和管接頭采用不銹鋼材料。

2 當油管最高工作壓力不大于1MPa時，可采用焊接鋼管，當油管最高工作壓力大于1MPa時，應選無縫鋼管。

3 油管和管接頭最大耐壓不低于額定工作壓力的2.5倍。

4 油管和管接頭在工作壓力下不允許冒汗等滲漏現象。

c）閘門開度指示及行程檢測

1 啟閉機應設置一套閘門開度檢測設備，兩套開度指示設備。

2 閘門開度應在液壓啟閉機中心控制室及現場操作室的電控柜中顯示。

3 閘門開度指示在電控柜上以數字直接顯示，顯示誤差在最大行程 時應不大于10mm。

4 閘門開度與活塞桿的行程之間的轉換數學模型必須準確可靠。活塞行程檢測采用外置式線性傳感器，并采用絕對值編碼器編碼，實現雙缸同步且可連續糾偏。

5 活塞桿行程檢測傳感器：傳感器的檢測范圍應大于液壓缸的行程。檢測精度：分辨率1mm，精度±1mm，輸出量4～20mA。

d）電氣及操作控制設備

1 進線電纜為雙回電源，配置雙電源自動接入模塊，電壓380V。

2 閥的控制電壓：直流24V±10%，電流不大于1.5A。

3 電動機啟動方式：電動機容量大于（含）18kW時，采用軟啟動方式啟動，容量小于18kW時，可以直接啟動。

4 設一套電氣控制柜。電氣控制柜應包括PLC控制器、手動/電動/遠控轉換開關，電動啟動器、所有繼電器、隔離開關、開度指示器、指示燈及儀表、控制及監測設備正確運行的所有電器設備。所有電器設備都必須安裝在控制柜內電器控制盤上合適的位置。

3、具體設計內容

本次技術改造，為確保電氣系統及液壓系統與原來的液壓啟閉機油缸有良好配合，電氣原理圖及液壓系統原理圖都由設計單位提供。設計成果經過設計單位的質量管理體系的評定及復核，經過業主聘請的專家評審，滿足本次技術改造的要求，滿足設計規范的要求，滿足使用的要求。

在施工過程中，供貨廠家與設計協調，將原液壓系統原理圖中的兩個電磁球閥（合并為一個組合式插裝閥，同時滿足了原來的設計中兩個閥門的功能要求，經設計單位復核，認為可以修改。

此外，在新液壓系統及電氣系統安裝調試完畢后，發現兩孔閘門同時開啟，同步性能都滿足設計及使用要求，但兩孔同時關閉時，發現液壓啟閉機的活塞桿會輕微抖動。經過核實，發現是液壓系統的回油管直徑偏小，補油不夠，產生負壓引起的問題。下階段在檢修更換油管時，建議將回油管DG25更換為DG40即可滿足使用要求。目前使用時，只要注意不要同時關閉閘門，即可避免此類問題。

4、結語

柴石灘水庫溢洪道表孔金屬結構改造已于2013年6月改造完成，更新完成后，業主方、設計方、設備制造方和土建施工方聯合進行運行試驗，閘門在全行程的開啟和關閉過程中，左右油缸基本同步，油缸及輸油管道無明顯振動、運行噪聲小，泵站系統、油缸及油管無漏油現象，閘門可做全行程的正常啟閉，能鎖定以及自動停機，符合現行規范要求，電氣控制設備也已更換，基本能滿足設計要求和工程安全運行的要求。