鹽鍋峽水電站溢流門自動啟閉機改造及應用

董曉寧，張順真

（甘肅鹽鍋峽發電有限公司，甘肅 臨夏 731601）

鹽鍋峽水電站位于甘肅省永靖縣境內的黃河干流上，距上游劉家峽水電站33 km，下游蘭州市約70 km.電站于1958年9月27日動工修建，1961年11月18日第1臺機組（4號機組）投產發電，1975年11月15日8臺機組全部建成，總裝機容量352 MW（8×44 MW），1990年和1998年分別擴建了9號、10號機組，隨后逐年逐臺進行增容改造。目前經擴建增容后至509.6 MW（8×51.2 MW+2×50 MW）。

1 概述

鹽鍋峽水電站工程樞紐由右岸溢流壩、左岸擋水壩、壩后式廠房及廠房和壩體之間設置的110 kV升壓站4部分組成，大壩全長321 m，最大壩高57.2 m，設計總庫容量2.20億m3，現實際庫容4 000萬m3。電站共有6扇溢流壩工作閘門，1扇溢流壩檢修閘門，為露頂式平面鋼閘門，位于大壩右岸，從左至右1～6號依次布置。其中最右岸溢洪道（第6孔）為非常溢洪道，原設計規定1～5孔溢流閘門全部開啟后方可使用第6孔非常溢洪道。

鹽鍋峽水電站溢流閘門底坎高程1 609.00 m，門頂高程1 620.00 m，壩頂高程1 624.20 m.溢流壩工作閘門和檢修閘門均由 2×62.5/10 t壩頂門式起重機通過拉桿連接進行啟閉,從工作人員進入門機進行操作到門機掛鉤和工作閘門進行連接，啟閉過程繁雜，啟閉時間長[1]，不滿足溢流門迅速啟閉的要求，對鹽鍋峽水電站防汛度汛工作造成了極大的隱患。2019年底，對鹽鍋峽水電站1～5號溢流壩工作閘門啟閉方式進行了改造，增設固定卷揚式啟閉機，按照1門1機配置，實現閘門現地/遠程自動啟閉操作[2]。改造后溢流工作閘門和溢流門固定卷揚式啟閉機技術參數詳見表1、表2。

表1 1～5號溢流工作閘門技術參數

表2 固定卷揚式啟閉機主要技術參數

2 溢流門啟閉機的改造

本次溢流門改造范圍為溢流壩1～5號溢流工作閘門啟閉機，改造新增設備主要包括溢流壩工作閘門固定卷揚式啟閉機起升機構、鋼支架、平衡梁、機罩（含專用吊具）、應急操作機構及配套的控制系統。

2.1 起升機構

起升機構為雙吊點布置，其卷揚系統由2套雙聯卷筒、2套臥式硬齒面減速器、2套工作制動器、2套安全制動器、2臺三相交流變頻電動機、2套定滑輪組、2套平衡滑輪組以及2套吊具等部件組成。電動機通過聯軸器驅動減速器帶動雙聯卷筒轉動以卷放鋼絲繩，鋼絲繩通過滑輪系統使動滑輪升降以達到閘門的啟閉。起升機構主要設計特點：

（1）采用全封閉傳動，雙吊點采用機械同步軸剛性同步控制。

（2）卷筒采用短軸型式，其中一端卷筒軸經滾動軸承支承于軸承座上，另一端通過卷筒聯軸器與減速器低速軸相連，以適應卷筒的安裝誤差和重載變形。

（3）鋼絲繩的纏繞方式為單層纏繞，卷筒為螺旋繩槽。

（4）在平衡滑輪座處設軸銷式荷重傳感器，用于起升載荷的信號輸出。

（5）高度指示限位器裝在卷筒軸上。高度指示限位器及顯示儀用于上下極限位置控制和顯示閘門的開度。

（6）減速器高速軸端裝有一套電力液壓塊式制動器，用于工作制動，卷筒一端安裝一臺液壓鉗盤式制動器，用于安全制動。

2.2 平衡梁

由于壩頂門機軌上揚程限制，為降低壩頂鋼支架高度，固定卷揚式啟閉機動滑輪直接作為平衡梁上吊耳，吊點間距8 300 mm，下吊耳與工作閘門連接，吊點間距12 700 mm。上下吊耳中心距1 700 mm。平衡梁為箱型截面[3]，采用Q345C材料。每臺固定卷揚式啟閉機1根，共5根平衡梁。

2.3 鋼支架

鋼支架布置于閘墩頂部，支架基礎板通過化學錨栓固定，每個鋼支架立柱布置22個直徑24 mm的化學錨栓，單根保證拉力不低于64 kN。每個鋼支架4個立柱共布置88個化學錨栓。鋼支架采用實腹式梁系結構。機架由頂部結構、立柱和水平連接系等組成。機架材料采用Q345C。機架結構按照正常運行工況和地震工況計算，結構應力和最大撓度均在規范允許范圍內。

2.4 應急操作機構

固定卷揚式啟閉機應急操作機構型號為MQHGTD—50—CL，為獨立的設備，該系列油泵的工作介質為L-HM46號抗磨液壓油，冬季換用L-HM32號抗磨液壓油，應急提落1～5號溢流門工作過程中連接固定卷揚式啟閉機進行使用。

3 設備運行與維護

溢流門閘門的正常穩定運行，是保證整個水電站安全的關鍵，因此，對溢流門啟閉機設備的維護，是水電站設備維護必不可少的一部分。對于溢流門啟閉機的維護保養，主要包括以下幾個方面。

（1）齒輪減速器[4]檢修。對行星齒輪分解、清掃、檢查，保證行星齒輪輪齒完整無損傷，齒面無嚴重磨損；聯軸器中心誤差，傾斜度不得超過2 mm/m；同心性誤差為0.05～0.10 mm。

（2）鋼絲繩及卷筒清掃注油。檢查鋼絲繩無脫槽、打結、壓傷、斷絲或斷股現象，檢查鋼絲繩螺栓壓板是否緊固，是否有雙螺母防松裝置，油泥清理干凈，潤滑油涂抹均勻。

（3）機座檢查處理、除銹噴漆。機座鋼結構完好，表面清理干凈，露出金屬本色，涂刷紅丹防銹漆，防腐層無流掛、皺皮現象。

（4）同步軸齒形聯軸節分解、清掃、檢查，確保輪齒完整無損傷，齒面無嚴重磨損。

（5）對液壓泵站、小推動器檢查。保證液壓泵站內無漏油，液壓系統動力泵站內部無漏油，內部螺栓未松動，推動器上下移動正常，推動器內部無漏油。

（6）制動器檢查，確定制動器上的螺母、開口銷、定位板齊全、無松動，杠桿及彈簧無裂紋，制動輪上的銷釘螺栓及緩沖墊圈齊全、無松動.

（7）應急操作機構，在全廠失電或壩頂1～5號溢流門固定卷揚式啟閉機失電且需要緊急提落溢流門時，將應急操作機構與壩頂1～5號溢流門固定卷揚式啟閉機進行連接，打開換向球閥A和換向球閥B，緩慢打開啟閉機制動器的手動裝置，觀察溢流門提落狀況。

4 改造后效果分析

鹽鍋峽水電站溢流門啟閉機設計改造工程于2019年10月11日設計施工，2020年12月25日全部完工。

設備改造之前，采用傳統的壩頂 2×62.5/10 t門式起重機對1～6號溢流閘門進行提落。工作過程為運行值班負責人下發溢流閘門提落門命令，操作人員接收命令后辦理溢流門提落操作票，投入壩頂門式起重機電源，檢查各部件正常后在起重指揮人員的指揮下司機將門式起重機移至所提溢流門相應位置，3～4人同時操作進行門式起重機掛鉤與溢流門拉桿連接，將溢流門提落至運行值班負責人允許的開度。溢流門提落作業耗時費力且存在較大的安全隱患。

設備改造完成后，對各安裝項目進行實際檢測，確定各項安裝指標符合規范中各項標準。對1～5號溢流門分別進行了溢流門啟閉機閘門現地/遠程動水自動啟閉操作試驗，確定溢流門閘門提落正常。溢流門現地提落操作由電氣操作人員配合開關動作溢流門提落按鈕進行起落，機械維護人員配合檢查溢流門實際提落情況，試驗確定開關動作過程與溢流門提落情況一致，遠程操作過程起升高度精確，控制靈活，閘門同步性良好，5套啟閉機運行平穩，液壓系統動力泵工作壓力穩定。設備改造后，現地操作由兩人完成，遠程操作由集控中心進行操作，省時省力且大大降低了作業安全風險。

5 結論

水電站閘門與啟閉機在我國水利水電建設行業中起著至關重要的作用。鹽鍋峽水電站1～5號溢流門2×800 kN固定卷揚式啟閉機的應用，提高了水電站大壩的安全穩定運行管理和防汛應急響應能力[5]，具有顯著的經濟效益和社會效益。