高水頭電站大型油缸檢修吊裝工藝研究

劉文忠，包唐偉，石教銳，龍文婷

（1.中國長江電力股份有限公司溪洛渡水力發電廠，云南 永善657300； 2.中國鐵塔股份有限公司成都分公司，四川 成都610000）

1 引言

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣相接壤的溪洛渡峽谷段，是一座以發電為主，兼有攔沙、防洪和改善下游河道航運條件等綜合利用效益的巨型水電站。主要的擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，采取“分散泄洪、分區消能”的布置原則，拱壩壩身布置有8 個泄洪深孔和7 個溢流表孔。

大壩壩身中部設置8 個深孔，出口工作閘門為潛孔弧形閘門，設計水頭最高100.5 m，采用4 000 kN/1 000 kN 搖擺式液壓啟閉機操作，其中1號與8 號、2 號與7 號、3 號與6 號、4 號與5 號布置形式、特征及高程相同，搖擺式液壓啟閉機平臺高程分別布置于526.5 m、525.0 m、524.0 m、523.0 m[1]。

深孔液壓啟閉機作為溪洛渡泄洪設施重要組成部分，對于溪洛渡電站發電、防洪、攔沙具有重要意義。液壓啟閉機檢修維護關系泄洪設施長期可靠運行，其中重大難點為液壓油缸的吊裝工作，溪洛渡電站深孔液壓啟閉機油缸總長14.50 m、重29.7 t，受溪洛渡電站深孔設備布置空間限制，深孔油缸不具備現場拆解檢修條件，因此，油缸的檢修必須從現有工位吊裝至壩頂610 m 高程進行檢修或者返廠檢修。液壓油缸的吊裝在設備安裝期是利用纜機配合表孔牛腿的天錨系統吊裝完成，安裝期結束后纜機已拆除且液壓啟閉機房已澆筑房頂，無法按照設備安裝期吊裝方案進行吊裝檢修[2]。

研究出如何在溪洛渡電站深孔544.50 m 高程只布置一臺500 kN 橋式起重機用作油缸檢修的條件下，安全、高效、節約性的完成深孔大型油缸高達80 m 高度以上的吊裝新工藝對于同類型高水頭電站吊裝大型油缸具有很好的借鑒作用和較大經濟價值。

2 技術特點

為方便深孔油缸拆裝，檢修人員設計并研制了1 套陣列式快裝檢修平臺[3]，陣列式快裝檢修平臺可在待檢修的油缸周圍進行快速搭設，該檢修平臺避免了傳統的高處作業搭設鋼管腳手架的工作方式，相比傳統方式，在檢修油缸周圍搭設陣列式快裝平臺所需人力較少，搭設時間短。

通過布置于544.50 m 高程的500 kN 橋式起重機將檢修油缸吊出安裝工位，利用專用檢修工裝將其吊裝至指定位置進行油缸翻身。

利用布置于壩頂610 m 高程的300 t 汽車吊配合橋式起重機將檢修油缸臺吊出深孔啟閉機房，待臺吊出深孔機房隔墻后，利用壩頂汽車吊將油缸平吊至壩頂。

3 新吊裝工藝研究、確認

3.1 陣列式快裝檢修平臺搭設

首先在檢修油缸周圍合適位置布置檢修平臺底座，主要用于微調檢修平臺不同立柱的高度，補償因地面不平造成平臺傾斜，同時也是為了增大平臺與地面的接觸面積；然后搭設由立柱、水平橫桿、豎直立桿組裝而成的單元層，立柱與水平橫桿和豎直立桿采用了橫向和縱向的“回”字形約束受力連接方式，保證了單元層的整體穩定性，油缸上頂部距離地面8 m，每個單元層設計為2.5 m，因此需要搭設3 個單元層，單元層自下而上進行搭設，每個單元層搭設完成后依次向上搭設爬梯、中間跳板、湊合跳板等附件，第3 層單元搭設完成后進行周圍圍欄搭設，陣列式快裝檢修平臺在油缸周圍搭設完成后如圖1所示。

圖1 陣列式快裝檢修平臺

3.2 油缸連門軸、油缸管路及附件拆除

檢修平臺搭設完成后首先利用布置在深孔啟閉機房534.0 m 高程上、下游側3 個天錨以及胸墻位置的一個天錨配合5 t 手拉葫蘆將油缸固定住（圖2所示）；其次將啟閉機系統壓力整定為5.0 MPa、無桿腔壓力整定為1.5 MPa；再次利用油缸的啟閉配合拆除油缸連門軸，最后緩慢松動手拉葫蘆將油缸由傾斜位置置于豎直位置，油缸垂放后收起活塞桿拆除油缸與系統連接油管、油缸頂部開度儀傳感器及一些附件。

3.3 油缸專用吊裝工裝安裝

油缸專用吊裝工裝是一種通用于大重量、長行程液壓啟閉機油缸吊裝與翻身的專用工裝[4]。該工裝由吊梁、卸扣、環形鋼絲繩、抱箍組成。吊梁設計承載能力50 t，將500 kN 起重機的吊鉤直接掛到吊梁吊點上可有效減少起吊高度，確保長行程油缸可順利從其基座吊出；卸扣選型承載能力為35 t，形式為“弓型”，用于吊梁與環形鋼絲繩之間的連接，可有效傳遞起吊時的重量，并在油缸翻身時可自由旋轉90°以上保證滿足自身受力要求；環形鋼絲繩選型為直徑φ60 mm，設計承載50 t；抱箍分兩瓣進行制作，利用寬度為200 mm，厚為30 mm 的Q235B 采用熱彎成型，吊裝時采用4 顆φ30 mm（8.8 級）高強螺栓進行連接。吊裝時抱箍與缸體之間添加軟膠皮，可保護油缸缸壁，同時增加摩擦力，減少吊耳本身的受力。

圖2 油缸固定示意圖

圖3 專用吊裝工裝

抱箍吊裝及翻身過程受力分析：

（1）截面最大應力

δ=Fn/A

35.8 MPa=250×1000/A

A=6983.24

其中Fn抱箍單邊最大拉力250 kN，δ為Q235B的許用強度（取6 倍安全系數）。

A＜200×60

（2）截面最大剪切力

Tmax=Fq/A

64.5 MPa=250×1000/A

A=3875.99

其中Fq抱箍單邊最大拉力250 kN，Tmax為Q235B的許用強度（取6 倍安全系數）。

A＜30×300

從以上計算可知，重量為29.7 t 的油缸不管是在豎直吊裝過程中還是從豎直狀態翻轉為水平狀態過程中，抱箍在切向或軸向均滿足受力要求。

3.4 油缸翻身

抱箍安裝完成后利用深孔橋機首先試吊油缸3次，檢查抱箍是否有下滑、變形，橋機制動器是否安全可靠；無異常后，利用橋機將油缸垂直吊出油缸機架，然后移動至指定位置并將吊頭放置到地面枕木上，此時需特別關注橋機荷重顯示，當橋機荷重顯示25 t 左右，開始一邊走橋機大車一邊降橋機主鉤，實現油缸從豎直狀態到水平狀態的翻身（圖4 所示）。

圖4 油缸翻身

3.5 油缸移位

油缸移位指利用兩根承載能力40 t、長9 m 的吊帶分別以油缸兩端頭為吊點，用橋機從翻身位置平移到深孔527.5 m 安裝間，水平移位時注意兩根吊帶之間的夾角以大于45°小于60°為宜（圖5 所示）。

3.6 油缸臺吊

檢修橋機將油缸移位至行走極限位后，將油缸吊頭吊點固定于檢修橋機上，將油缸上端部吊點固定于壩頂610 m 高程300 t 汽車吊下放的主吊鉤上，同時將油缸本身的一個吊耳用5 t 手拉葫蘆固定到水平方向地錨上；2 臺設備協同作業臺吊油缸重心通過深孔漏天平臺，臺吊過程中需注意2 個設備之間的配合，尤其是汽車吊需要通過不停的揚桿、趴桿、回轉擺臂才能實現油缸水平臺吊；最后拆卸檢修橋機吊點，利用汽車吊單獨吊裝油缸至油缸吊頭過漏天平臺（圖6 所示）。

圖5 油缸移位

圖6 油缸臺吊

3.7 油缸吊至壩頂

油缸吊至壩頂610 m 高程需利用兩根承載能力40 t、長9 m 的吊帶分別以油缸兩端頭為吊點，用300 t 汽車吊將油缸從527.5 m 高程垂直吊至壩頂610 m 高程，垂直吊裝時注意兩根吊帶之間的夾角以大于45°小于60°為宜，同時需在油缸兩端加兩根牽引繩，防止油缸垂直吊裝過程中的擺動（圖7 所示）。

圖7 油缸吊至壩頂

4 結語

該吊裝新工藝在溪洛渡深孔油缸檢修過程中，經過反復討論、優化、設計、計算，形成了一套針對高水頭電站、大型油缸吊裝的完善工藝，該套工藝已成功運用于溪洛渡1 號、2 號、4 號、8 號深孔油缸的返廠檢修過程中。

該吊裝新工藝可安全、高效、節約性的完成高水頭電站大型油缸吊裝，實用性強，推廣價值高。