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巖灘水電站金屬結構運行存在問題的探討
概述
巖灘水電站為紅水河梯級骨干電站之一,位于廣西大化縣境內(nèi)紅水河中游,電站裝機容量1210Mw,電站一號機組于1992年9月投產(chǎn)發(fā)電,四號機組于1995年6月投產(chǎn)發(fā)電。根據(jù)電站樞紐布置和巖灘地區(qū)水文特性以及機組引用流量大和含沙量大等特點,巖灘電站共設有各類閘門37扇,攔污排一道,攔污柵22扇,啟閉機24臺。
一、金屬結構的布置
1、溢流壩段
溢流壩段設有7個表孔和一個泄水底孔組成,表孔寬高為15×21m,堰頂高程202m,設15×22.5m露頂式弧形工作閘門7扇,門槽7套,15×22.4m露頂式事故檢修閘門1扇,為7孔共用,門槽7套。在18號壩176m高程設5×8m深孔式弧形閘門1扇,門槽一套,5×9.556m深孔式事故檢修閘門1扇,門槽1套。
溢流壩弧形工作閘門采用2×2800kN固定啟閉機啟閉,事故檢修閘門共用壩頂2×2500kN門機啟閉。底孔弧形閘門采用2×1600kN固定啟閉機啟閉,底孔事故檢修閘門共用壩頂2×2500kN啟閉。
2、發(fā)電機組段
機組引水系統(tǒng)采用單機單管引水,引水鋼管內(nèi)徑10.8 m,每條鋼管中心長度69.348 m。進水口前面設兩道攔污設備,第一道為浮筒式攔污排,第二道攔污柵共20孔,4臺機貫通式布置,設有4.5×29 m攔污柵22套(其中工作攔污柵20套,檢修攔污柵2套),互相通用,柵槽共40套,前面為工作柵槽,后面為檢修攔污柵槽。
每臺機組進水口設8.2×14.1(寬×高) m快速閘門1扇,快速閘門用8000kN/6000kN液壓啟閉機啟閉??焖匍l門前面設8.2×15.49 m事故檢修閘門1扇,4臺機組共用,利用壩頂2×2500kN門機啟閉。每臺機組尾水管用兩個中墩分隔成三個孔,每孔設1扇檢修閘門,4臺機組共12扇閘門,尾水閘門用2×1250kN尾水臺車啟閉。
廠房安裝間下游側(cè)高程174 m設進廠通道,為防止兩年一遇洪水進入廠房,設10×7.1 m防洪大門1扇,利用尾水2×1250kN臺車啟閉。
3、沖沙孔
在廠房左、右兩側(cè)各布置一個沖沙孔,左沖沙孔設在12號壩段,出口處設3×5 m工作閘門1扇,閘門采用1×3600kN固定式卷揚機啟閉。進口設3×6 m事故檢修閘門1扇,閘門用1×2800kN固定式卷揚機啟閉。右沖沙孔布置在4號壩段,出口處設2.8×3 m工作閘門1扇,閘門用1×2800kN固定式卷揚機啟閉。進口設2.8×4.5 m事故檢修閘門1扇,閘門用1×2800kN固定式卷揚機啟閉。
4、升船機壩段
在升船機壩段設有12×21.6 m露頂式擋水閘門1扇,洪水期和非通航期,關閉擋水閘門擋水,閘門共用壩頂2×2500kN門機啟閉。在上閘首設有12×15.55m工作閘門一扇,閘門用2×3000kN接力式液壓啟閉機啟閉。在升船機上游航道左右兩側(cè)各設置一個沖沙孔,設有3.0×6.315m沖沙閘門各一扇,分別用一臺1×250kN固定卷揚機啟閉。在下閘首設有16.5×13.1m工作閘門一扇,用一臺2×800kN固定式卷揚機啟閉。
二、金屬結構運行存在的主要問題及對策
1、閘門自動抓梁
巖灘水電站閘門自動抓梁均采用自如式自動抓梁,根據(jù)閘門規(guī)格不同共有四種:機組進水口檢修閘門抓梁、尾水檢修閘門抓梁、溢流壩檢修閘門抓梁、升船機擋水閘門抓梁。四種抓梁在工作中均出現(xiàn)過抓梁單邊脫鉤等情況,造成閘門不同程度的損壞,給金屬結構的安全運行帶來了極大的影響,造成工作人員一提到動閘門就提心吊膽,更加大了安全運行的難度。通過對抓梁的結構和事故情況進行認真的分析和研究,抓梁存在的主要問題是抓鉤時沒有限位裝置、抓體本身潤滑裝置不好、梁體整體結構不太合理等因素。為此,我們決心對閘門自動抓梁進行分期分批改造,通過和設計部門的共同研究,在原來抓梁的基礎上進行改造,通過改造后的運行實際檢查,達到了預期的效果,提高了閘門操作的可靠性。
2、進水口攔污排
巖灘水電站進水口設有一道浮筒式攔污排,在庫水位由低向高變化時,下游端頭的牽引浮筒不能自動浮升,造成過拉斷連接裝置和附近浮筒經(jīng)常翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,雖然進行了多次改造和處理,均不能達到理想,其主要原因是牽引裝置本身的浮力不夠,加上導軌的摩擦力較大的結果。最后也只能計劃安裝卷揚機進行提升牽引裝置,以解決長期存在的問題。
3、沖沙孔水封翻轉(zhuǎn)
巖灘兩個沖沙孔檢修及工作閘門均有中間水封,門楣高度1米左右,在閘門啟閉的過程中經(jīng)常發(fā)生水封翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,造成水封極容易損壞,影響止水效果,每年都要更換水封,雖然采用過淋水、涂黃油等措施,均不理想,后經(jīng)我們認真分析研究,認為主要是由于門眉高度長,造成摩擦力過大,水封壓板壓頭弧度不夠的原因。通過對水封壓板進行改造,很好地解決了水封翻轉(zhuǎn)的問題,延長了水封的使用壽命和節(jié)約了資金。
4、進水口油壓啟閉機
巖灘水電站進水口快速閘門#4油壓啟閉機是在安裝時就發(fā)現(xiàn)有缸體拉傷損壞且經(jīng)過返廠處理后安裝的,而且在現(xiàn)場安裝時又發(fā)現(xiàn)有拉傷,現(xiàn)場再進行處理過后帶病運行的,在運行后又進行了兩次處理。通過認真分析其主要原因是由于廠家在廠內(nèi)組裝時引起的。雖然經(jīng)過處理后能夠運行,但還是一個安全隱患,后來更換了啟閉機的活塞頭,情況有所好轉(zhuǎn),但都不是最好的解決辦法,最近重新購置一臺新的啟閉機,以確保設備的安全運行。
三、有待改進的問題
1、充水問題
巖灘水電站右沖沙孔檢修閘門充水平壓方式采用提門充水方式,在實際操作中經(jīng)常出現(xiàn)操作控制不夠準確的情況,造成充水過快,沖壞工作閘門水封的現(xiàn)象,對安全運行極為不利,建議今后的閘門沖水平壓方式均應采用沖水閥沖水方式為宜。底孔檢修閘門充水閥設計時止水裝置水封沒有固定,運行后水封脫落,造成從充水閥處漏水大,給工作閘門的維護帶來了較大的困難,后經(jīng)過檢修改造,達到了止水的效果。
2、閘門檢修維護
左沖沙孔檢修閘門安裝的底檻高程為159.5 m,設計水頭為68 m,系平面定輪鋼閘門。閘門自重41.48t,加重122.9t,啟閉機的動滑輪與閘門的吊耳直接連接。閘門平時用224 m平臺上的鎖錠裝置把閘門鎖錠于門槽內(nèi)。由于水庫正常庫水位為223 m,檢修閘門底部一直泡在水中,同時當檢修門需要檢修時,只好將固定啟閉機吊走,再將閘門掉出到閘檢室進行檢修,工作量很大。設計時應該考慮將啟閉機的安裝高程提高,以方便運行和檢修。
3、閘門門槽
弧形閘門門槽在設計時只安裝到閘門頂上1 m(224 m高程), 在224 m~壩頂233m高程之間為砼墻,由于砼施工過程中控制不很嚴格,當閘門開啟時不僅嚴重刮壞水封,甚至無法開啟閘門,只好在砼墻上打出1條弧形槽 ,以不影響開門為原則,7孔弧門共打了14條弧形槽,由于是高空作業(yè),排架搭設和打槽,既費工、費時又不安全,而且影響美觀,同時有些地方由于鋼筋的影響,打槽不到位,對閘門的安全運行不利。如果設計時考慮將門槽(不需要不銹鋼止水段面)延伸到頂,則減去大量不必要的麻煩。
4、船機導航浮堤的運行
巖灘升船機上游導航堤采用砼浮堤,設在#7溢流孔和升船機航道之間,由于導航堤長達65m,在實際運行中,問題主要出現(xiàn)在汛期,在洪水期間庫區(qū)浮渣較多,由于水流的作用,在浮堤的左側(cè)堆積有大量的浮渣,#7孔閘門的開度大小直接影響著浮堤的安全運行,閘門的開度一般要控制在5m左右為宜,否則由于浮渣堆積和水流的影響,會造成導航浮堤兩側(cè)的水位差達到1m左右,嚴重威脅著導航浮堤的安全運行,如何解決這方面的問題,還有很多值得探討的地方,如我們也想增設活動攔污浮排、移動導航浮堤等方案,這都有待進一步去研究解決。
5、壩頂門機
巖灘水電站壩頂2×2500kN門機,兩個釣鉤同步采用通過兩個卷筒的開式大齒輪直接傳動,此方式給運行和維護都帶來較大的影響:兩主鉤的調(diào)平難度大、當單邊電機或制動器出問題時,會造成大齒輪咬傷和基礎松動等設備損壞現(xiàn)象。這應引起今后設計的改進。
巖灘水電站投產(chǎn)發(fā)電10年來,金屬結構的運行也由初期的不穩(wěn)定到現(xiàn)在穩(wěn)定運行,認真總結金屬結構在巖灘的設計、安裝、運行等經(jīng)驗和教訓,為今后的水電建設與運行提供寶貴的財富。
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