黄河龙口水利枢纽工程金属结构设计郑向晖;易伟;刘国军【摘要】龙口水利枢纽工程位于已建的万家寨水利枢纽下游,工程任务是发电和对万家寨电站调峰流量进行反调节.龙口水利枢纽4台大机组承担晋蒙网的调峰任务,1台小机组在系统基荷运行,泄放反调节流量,可以对万家寨调峰下泄流量进行反调节,坦化下泄流量过程.【期刊名称】《水利水电工程设计》【年(卷),期】2011(030)002【总页数】4页(P53-56)【关键词】闸门;拦污栅;门机抓梁;门槽;龙口水利枢纽【作者】郑向晖;易伟;刘国军【作者单位】中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津,300222;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津,300222;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津,300222【正文语种】中文【中图分类】TV34龙口金属结构设备包括表孔系统、底孔系统、电站及排沙系统各类闸门、拦污栅及启闭设备,总质量约7100 t。
1 表孔系统金属结构设计表孔系统布置在大坝最右侧,由两个坝段组成,主要功能为满足枢纽泄洪要求。
表孔工作闸门选用平板闸门;表孔结构型式为开敞式溢流堰。
表孔系统每个坝段设1个泄洪表孔,共设2孔工作闸门。
在每孔工作闸门上游设1道检修门槽,2孔工作闸门共用1套检修闸门;考虑到工作闸门冬季运行要求,表孔工作闸门门前设防冰装置,工作闸门门槽设防冻装置。
表孔系统与底孔系统共用1台1600kN坝顶双向门机。
表孔检修闸门(12m×10.6m-10.053 m孔口宽度×孔口高度-设计水头,下同)、表孔工作闸门(12m×11.5m-11.04m)与底孔事故闸门共用1台门机,闸门为动水启闭。
黄河水中含沙量较大,为防止闸门梁格及门槽内淤沙,闸门面板及底、侧止水均布置于上游侧;闸门最大挡水压力为8500kN;由于检修水位与正常蓄水位相同,为便于管理及检修维护,检修闸门与工作闸门采用完全相同的结构形式,同时检修闸门与工作闸门可以互换使用,延长使用寿命。
检修闸门平时存放在隔墩坝段的检修门库内。
工作、检修闸门均由坝顶1600kN门机直接操作。
详见图1。
2 底孔系统金属结构设备图1 表孔系统剖面图底孔系统分布在5个坝段,每个坝段内设2个泄洪底孔,共10个泄洪底孔。
底孔系统共设10孔4.5m×6.5m-35m弧形工作闸门,在每孔工作闸门上游侧设1道事故检修闸门门槽,10孔工作闸门共用2套4.5m×7.444m-35m事故检修闸门。
底孔弧形工作闸门启闭设备为1600/500kN摇摆式液压启闭机,2台液压启闭机共用1套泵站,泵组及油缸布置于底孔启闭机廊道内。
底孔事故检修闸门由底孔1600kN坝顶双向门机通过1600kN液压自动抓梁启闭。
底孔事故检修闸门为平板定轮闸门。
布置于底孔工作闸门上游侧,当底孔工作弧门事故或需要检修时,闸门动水闭门;闸门充水平压后,静水启门。
事故检修闸门面板及止水均布置于上游侧。
闸门加重块布置于梁格内。
闸门顶部设柱塞式充水阀2个。
闸门按6m挡沙高度及35m水头条件设计。
闸门动水闭门时,通过闸门井补气。
闸门平时存放于门库内。
为方便检修操作,每孔门槽顶部设置了闸门锁锭装置,锁锭装置采用摆叉式锁锭,事故检修闸门可由底孔1600kN坝顶双向门机通过1600kN液压自动抓梁吊起后,由人工操作闸门锁锭,将闸门锁定于门槽顶部。
事故检修闸门门槽处水流速度较高,门槽段边界突变,将产生局部压降,形成空穴现象,导致空蚀破坏。
为防止门槽下游产生负压,采用1∶10斜坡错距式门槽。
主轨采用ZG50Mn2整体铸造,无突出物,主轨面与侧护角光滑过度,用以提高门槽抗泥沙冲刷和抗气蚀能力。
底坎用钢埋件加宽衬护。
因底孔担负着泄洪排沙任务且水头较高,流速较快,而弧形闸门门槽段无边界突变,有较好的水流条件,不会产生局部压降,形成空穴,底孔工作闸门采用弧形闸门。
弧形闸门为双主梁直支臂闸门,总水压力约13000kN,并考虑淤沙至869.00m高程的泥沙压力。
弧门半径11.25m(面板外缘),支铰中心至底槛距离为8.9m。
弧门门楣上设置转铰式水封。
在弧门支铰后设置支撑面经加工的支撑大梁,支撑大梁埋入二期混凝土内。
在高程871.5m处设有检修平台,用于弧门水封的更换及弧门维修。
弧形工作闸门采用1600/500kN(启门力/闭门力)摇摆式液压启闭机。
工作行程8.5m,油泵站安装于高程886.00m的启闭机室内,每2台液压缸共用1套液压泵站,每套泵站设2套泵组,互为备用。
共5套泵站。
油缸采用中部铰接支承,下端与闸门连接,吊头内装有自润滑球面滑动轴承。
油缸上端内部装有行程检测装置,行程检测装置自带上下极限机械限位开关,可实现弧门在任意开度及上下极限控制。
液压启闭机除能在启闭机室内现地控制外,还可以在电站中控室内集中控制。
弧形闸门可单台启闭,泄洪时要求对称成组开启和关闭。
底孔、表孔共用1600kN坝顶双向门机由主起升小车、移动副钩、门架、大车运行机构组成。
主起升机构采用折线绳槽卷筒。
门机供电采用电缆沟内滑触线供电。
门机起升及行走机构电机均采用变频电机。
门机采用集中润滑系统。
门机主钩容量为1600kN,轨上扬程15m,总扬程42m;用于操作底孔事故检修闸门、表孔工作闸门、表孔检修闸门;主钩配有1套液压抓梁,用于底孔事故闸门的启闭。
抓梁不用时存放于底孔事故闸门门库内。
门机副钩为200kN旋转吊,总扬程33 m,回转吊幅度12m;用于操作坝顶各孔口混凝土盖板、底孔液压启闭机的检修等。
门机轨距11m,详见图2。
3 电站系统金属结构设备每台100MW机组有3个进水口和3个尾水出口,电站进水口设事故闸门,并只考虑1台机组事故。
20mW机组有1个进水口1个尾水出口,进水口设事故闸门。
大、小机组进口段沿水流方向依次设有主拦污栅、检修闸门和事故闸门,尾水均设检修闸门。
以上金属结构设备由电站进口2×1250kN双向门机操作。
电站进口检修闸门、事故闸门等设备平时存放于主安装厂坝段的门库内。
100MW机组电站尾水出口设有6套检修闸门,可用于2台机同时检修,其中3套闸门平时锁定在电站尾水平台上,3套闸门存放于门库内。
20MW机组出口设有1套检修闸门,闸门平时存放于隔墩坝段门库内。
尾水检修闸门由2×630kN尾水双向门机通过液压抓梁操作,详见图3。
图2 底孔系统剖面图图3 大机组电站进口剖面图3.1 电站进口闸门、拦污栅及启闭机4台100mW机组电站进水口拦污栅为连通式布置,连通布置可以避免单套拦污栅堵塞而影响机组引水发电。
主拦污栅(5.9m×32.5m-4m,孔口宽度×孔口高度-水压差)共设12套。
每套主拦污栅共分12节。
考虑到门机扬程,可以将每3节拦污栅作为1个拆装的单元。
20mW机组电站进水口拦污栅共1孔,每孔设1套4.4m×32.5m-4m拦污栅。
每套主拦污栅共分10节。
100MW机组电站进口检修闸门为5.9m×15.775m-34.82m平板滑动闸门。
闸门静水启闭。
闸门平时存放于门库内。
检修闸门由2×1250kN电站坝顶门机通过2×1250kN液压自动抓梁启闭。
进口检修闸门作为永久设备共设3套,考虑到机组安装及下闸蓄水需要,另设6套检修闸门作为电站进口临时封堵用。
20mW机组电站进口检修闸门为4.4m×10.15m-32.54m平板滑动闸门。
闸门静水启闭检修闸门由2×1250kN电站坝顶门机单钩通过拉杆启闭。
拉杆设摆叉式锁锭梁,闸门启闭过程中可将拉杆锁定于孔口后拆除拉杆。
检修闸门及拉杆平时存放于门库内。
100MW机组电站进口事故闸门为5.9m×17.106m-40.216m平板定轮闸门。
事故闸门作为永久设备共设3套。
闸门动水闭门,静水启门。
门顶设柱塞式充水阀。
事故闸门面板及顶、底、侧止水均布置于上游侧。
充水阀与闸门吊耳相连。
充水时由闸门井补气。
闸门平时存放于3#坝段事故闸门门库内。
事故闸门由2×1250kN 电站坝顶门机通过2×1250kN液压自动抓梁启闭。
20MW机组电站进口事故闸门为4.4m×7.86m-32.89m平板定轮闸门。
事故闸门作为永久设备共设1套。
闸门动水闭门,静水启门。
门顶设柱塞式充水阀。
事故闸门面板及顶、底、侧止水均布置于上游侧。
充水阀于闸门吊耳相连。
充水时由闸门井补气。
事故闸门由2×1250kN电站坝顶门机单钩通过拉杆启闭。
拉杆设摆叉式锁锭梁,闸门启闭过程中可将拉杆锁定于孔口后拆除拉杆。
事故闸门及拉杆平时存放于门库内。
电站进口坝顶门机为2×1250kN双向门机,门机由主起升小车、回转吊、移动副钩、门架、大车运行机构组成。
门机供电采用电缆沟内滑触线供电。
门机采用集中润滑系统。
门机起升及行走机构电机均采用变频电机。
门机主钩容量为2×1250kN,轨上扬程22m,总扬程58m;其中主钩用于操作电站进水口、拦污栅、电站进水口检修闸门、电站进口事故闸门及排沙洞进口事故闸门,主钩配有2套液压抓梁,分别用于操作电站进水口事故、检修闸门和排沙洞进口事故闸门;门机副钩为200kN旋转吊,总扬程20m,回转吊幅度12m;用于操作坝顶各孔口混凝土盖板、底孔液压启闭机的检修等。
门机轨距18m。
3.2 电站尾水闸门及启闭机3.2.1 电站尾水闸门100MW机组电站尾水检修闸门为6.4m×9.5m-24.15m平板滑动闸门。
检修闸门作为永久设备共设6套,闸门静水启闭,3套闸门平时存放于大机组尾水闸门门库内。
尾水闸门还兼做机组冷却器检修闸门,冷却器检修时,闸门边梁吊耳与拉杆相连,拉杆锁定于门槽顶部。
检修闸门由2×630kN电站尾水门机通过2×630kN液压自动抓梁启闭。
抓梁两端设有与拉杆相连接的吊耳。
20MW机组电站尾水闸门为8m×5.2m-14.72m平板定轮闸门。
检修闸门作为永久设备共设1套。
闸门静水启闭。
检修闸门由2×630kN电站尾水门机通过拉杆启闭。
拉杆设摆叉式锁锭梁,闸门启闭过程中可将拉杆锁定于孔口后拆除拉杆。
检修闸门及拉杆平时存放于检修闸门门库内。
3.2.2 启闭机电站尾水门机为2×630kN双向门机,门机由主起升小车、移动副钩、门架、大车运行机构组成。
门机供电采用电缆沟内滑触线供电。
门机起升及行走机构电机均采用变频电机。
门机主钩容量为2×630kN,轨上扬程13 m,总扬程35m;其中主钩用于操作电站尾水闸门及电站坝段、副安装场排沙洞出口工作闸门、检修闸门,主钩配有1套液压抓梁,用于大机组尾水检修闸门;门机副钩为50kN电动葫芦,轨上扬程12m,总扬程32m;用于拉杆及杂物运输。
