高壩深孔狹窄空間內大型液壓啟閉機拆除和翻身技術

李傳法，張 浩，楊 飛

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610213）

0 引言

液壓啟閉機在液壓系統的控制下，液壓缸內的活塞體內壁做軸向往復運動，從而帶動連接在活塞上的連桿和閘門做直線運動，以達到開啟、關閉孔口的目的。近年來，隨著液壓技術日趨成熟，應用更加廣泛，液壓啟閉機較多地用于操作弧型閘門、人字閘門、快速閘門或高水頭深孔閘門。受電站水工結構設計、布置的影響，部分大型水電站高水頭的深孔閘門液壓啟閉機室的布置較為緊湊和狹窄，僅利用現場的吊裝設備無法完成大尺寸液壓啟閉機油缸的翻身工作，只有結合現場的實際情況以及采用一些特殊工裝，來完成狹窄空間內的液壓啟閉機油缸的翻身。

1 工程概況

二灘水電站位于四川省攀枝花市鹽邊縣與米易縣交界處，是雅礱江流域梯級開發的第一級水電站，裝設6 臺單機容量為550 MW 混流式水輪發電機組。電站壩身內設4 孔放空底孔，其泄水道位于泄洪中孔的下方，進水口設4 套事故閘門，出口設4套工作閘門；設有2 底孔工作閘室，沿壩軸線對稱分布在雙曲拱壩17#、24#壩段內，其中：17#壩段閘室16.71 m×6.5 m×13.4 m（長×寬×高），24#壩段閘室16.71 m×6.19 m×13.4 m，閘室地面高程為1092.10 m。閘室內各設置2 臺液壓啟閉機、1 臺50 t 檢修橋機，液壓啟閉機的電氣液壓控制系統布置在兩個閘室中間位置上游側為21.23 m×3 m×3.5 m 的檢查廊道內，廊道地面高程為1091.25 m。底孔工作閘門液壓啟閉機自投產以來一直處于停運狀態，每年均定期開展例行維護和保養，4 臺液壓啟閉機均可實現啟閉閘門操作。為確保電站安全穩定運行，現對液壓啟閉機進行大修。

2 液壓啟閉機拆除技術難題分析

（1）液壓啟閉機油缸拆除、翻身施工空間狹小，安全風險較大。液壓啟閉機活塞桿全部收回油缸底部后高度為9.375 m，最大外徑為0.81 m，無油狀態下單缸重量為12.8 t。而閘室內50 t 檢修橋機吊鉤提升至最大高度后，吊鉤至油缸基座上平面距離僅為10 m，液壓啟閉機拆除、翻身的有效空間為8.3 m×5 m×10 m，拆除及翻身空間非常狹小，安全分析較大。

（2）受自重影響，液壓啟閉機油缸在翻身或垂直吊裝過程中，活塞桿若突然竄出油缸，對周圍的設備及人員造成傷害，存在較大的安全隱患。

3 擬采取的措施

（1）根據現場啟閉機室的結構布置、液壓啟閉機拆除覆蓋范圍及室內起重設備的起吊能力，結合啟閉機室空間尺寸以及吊裝設備運行、起升極限位置尺寸，利用CAD 模擬液壓啟閉機翻身的最佳位置及角度，并合理布置翻身工裝如翻身吊具、導向鋼絲繩、手拉葫蘆等，保證液壓啟閉機在狹窄空間內由垂直狀態至水平狀態的翻身工作順利實施。

（2）研制一種具有鎖定機構的液壓驅動裝置，安裝于活塞伸縮部外端，鎖牢活塞，防止翻身或垂直吊裝過程中活塞桿突然竄出，同時增加輔助翻身工裝，利用現有的吊裝設備和多臺大噸位手拉葫蘆聯合運行，實現液壓啟閉機的空中翻身。

4 狹窄空間內液壓啟閉機油缸拆除、翻身技術

4.1 施工準備

（1）技術準備：①根據設計圖紙及批復的拆除、翻身專項方案對現場人員進行技術交底；②根據油缸、啟閉機室的實際尺寸，用CAD 模擬油缸翻身所需最佳位置、角度等；③根據模擬情況選擇液壓啟閉機翻身所需輔助翻身工裝設計與制作。

（2）生產準備：主要包括施工布置、輔助翻身工裝制作、設備材料準備等，并適時做好各相應施工工序的準備工作。

4.2 檢查校核

（1）檢查、復核液壓啟閉機油缸實際尺寸：檢查確認液壓啟閉機油缸活塞桿全部收回后油缸底部至活塞桿端部距離為9.375 m，油缸底部吊耳孔中心線至活塞桿端部距離為9.475 m，最大外徑為0.81 m，無油狀態下油缸重量12.8 t。

（2）測量吊耳孔至液壓啟閉機油缸底座上平面的實際尺寸：油缸在正常工作位置時，測量其吊耳中心線至油缸底座平面的實際尺寸為7.20 m，底座到啟閉機室地面垂直距離為0.58 m。

（3）測量50 t 橋機吊鉤起升至最大高度時吊鉤至液壓啟閉機底座的有效尺寸：當橋機吊鉤起升至最大高度后，測量吊鉤至油缸基座上平面的實際高度為10 m。

（4）當橋機吊鉤全部行走到下游后，測量吊鉤中心至上游軌道中心線實際距離為4 m。

4.3 模擬翻身

（1）根據檢查校核的實際情況，在CAD 中模擬液壓啟閉機翻身所需最佳位置、角度。

（2）選擇液壓啟閉機油缸翻身所需輔助翻身工裝，如翻身吊具、導向鋼絲繩及手拉葫蘆。

4.4 翻身起吊工裝設計

（1）根據50 t 橋機起升到最大高度時，吊鉤至油缸基礎座上平面的相對尺寸，若采用鋼絲繩及卸扣等方式翻身，油缸活塞桿將無法吊出油缸基礎座板孔，因此需自主設計一套翻身起吊工裝，以減小吊鉤與油缸底部吊耳之間的垂直距離（圖1）。

圖1 翻身起吊工具

（2）自主設計的翻身起吊工裝，有效減小吊鉤與油缸底部吊耳之間的垂直距離，通過CAD 模擬，能夠確保安全的前提下將液壓啟閉機油缸底座提出孔口，同時也滿足在檢查廊道口進行液壓啟閉機翻身倒運的最佳工況。

4.5 承載力計算

根據液壓啟閉機油缸拆除、吊運的步驟，全面考慮吊運過程中的各個環節，進行承載力計算。

（1）吊具選擇。翻身起吊工具最大起吊重量為35 t，遠大于啟閉機重量的12.8 t，承載力滿足要求。

（2）輔助液壓啟閉機翻身鋼絲繩承載力計算。4 根Φ28 mm、長16 m、抗拉強度為1670 MPa 的鋼絲繩，掛10 t 手拉葫蘆，輔助液壓啟閉機油缸翻身。經計算，單根鋼絲繩的破斷拉力為386.237 6 kN，安全系數約為11，滿足油缸起吊、翻身要求。

（3）手拉葫蘆承載能力計算。液壓啟閉機油缸重量為12.8 t，采用4 臺10 t 手拉葫蘆，兩兩分別與50 t 橋機配合進行空中翻身，輔助翻身的手拉葫蘆的承載能力滿足要求。

4.6 油缸拆除、起吊布置

油缸拆除前對啟閉機油泵、盤柜斷電，拆除液壓啟閉機油缸進出油管、電氣元件等，并對液壓啟閉機油口、電氣元件進行保護。

4.7 活塞桿固定

（1）啟動閘門前，將底檻、門槽及門楣部位的混凝土粘漿、垃圾等異物清除干凈。

（2）將活塞桿全部收回，閘門關閉至0 m 開度，撤除所有油壓后，關閉液壓設備上所有閥組。

（3）將活塞桿端蓋對稱方向的4 個M32 螺栓拆除，安裝自制工裝螺栓和鎖板，將活塞桿鎖定牢固（圖2）。

圖2 活塞桿鎖固工裝及固定

4.8 活塞桿與閘門連接螺母拆除

（1）螺母拆除：①拆除前，先將裸露的螺紋部分上的銹蝕清掃干凈，并噴上螺栓松動劑，30 min 后開始拆除螺母；②由于空間狹窄且把合時間久，拆卸較為困難，通過在圓螺母旋轉孔內加裝臨時螺桿，同時輔助16 t 千斤頂對稱進行松卸。

（2）液壓啟閉機與基座拆除：利用50 t 橋機起吊排油后的液壓啟閉機，緩慢起升橋機吊鉤，使吊鉤輕微受力后，拆除液壓啟閉機與基座的把合螺栓。

（3）螺母防護：①液壓啟閉機與基座的把合螺栓拆除完成后，緩慢起升吊鉤，使液壓啟閉機活塞桿全部脫離基座；②移動橋機將液壓啟閉機油缸吊至下檢查廊道口的中間位置后，將小車移動至下游最端頭，利用2 臺5 t 手拉葫蘆將小車鎖定牢固，同時利用32 t 千斤頂從上游往下游將50 t 橋機主梁固定；③當液壓啟閉機活塞桿下落距地面300 mm 時，利用手動叉車將螺母把合在活塞桿上面，螺母與螺桿下端相平，用于翻身過程中保護活塞桿螺紋部分不被損傷。

4.9 液壓啟閉機油缸起吊、翻身

（1）采用2 臺10 t 手拉葫蘆。一側掛在廊道預埋板的吊耳上，另一側捆綁在液壓啟閉機端頭活塞桿位置，交叉捆綁牢靠，其夾角與液壓啟閉機底部的吊耳呈三角形。

（2）緩慢下落50 t 橋機大鉤，注意下落過程中，保證大鉤始終垂直，同時拉緊2 臺10 t 手拉葫蘆，左右手拉葫蘆受力均勻，防止液壓啟閉機突然轉動。

（3）當液壓啟閉機活塞桿移至下檢查廊道口時，在地面放上兩塊木板，將活塞桿（即螺母部位）放在木板上面進行換鉤，再檢查廊道上面掛2 臺10 t 手拉葫蘆，掛鉤端掛在手拉葫蘆的鋼絲繩上面，拉緊2 臺10 t 手拉葫蘆并使液壓啟閉機整體懸空，同時緩慢下落50 t 橋機大鉤，直至液壓啟閉機完成90°翻身，最后將全部重量移至下檢查廊道內的2 臺15 t 環形吊車上面，利用廊道內15 t 檢修葫蘆將液壓啟閉機轉運至廊道內（圖3）。

圖3 液壓啟閉機油缸起吊、翻身及運輸示意

5 結束語

應用高壩深孔狹窄空間內大型液壓啟閉機拆除、翻身技術，與合同工期相比，4 臺液壓啟閉機拆除、翻身工期共節約直線工期22 d。液壓啟閉檢修后按拆除、翻身的反向工序進回裝，在調試運行過程中未發現異常，經多次測試和全過程運行監控，液壓啟閉機各系統運行情況良好，各參數符合規程規范和電廠技術要求。本技術彌補了國內外在高壩深孔狹窄空間進行大型液壓啟閉機拆除、翻身及檢修維護方面的技術空白，因地制宜解決了工程實際難題，為在狹窄空間里進行同類型大型液壓啟閉機的拆除、翻身及檢修維護積累了經驗，值得大力推廣。