巖灘水電站金屬結(jié)構(gòu)運行存在問題的探討

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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(shè)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(jié)構(gòu)的布置
    1、溢流壩段
    溢流壩段設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)兩道攔污設(shè)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(shè)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(shè)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。快速閘門前面設(shè)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(shè)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(shè)進廠通道,為防止兩年一遇洪水進入廠房,設(shè)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(shè)在12號壩段，出口處設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有12×21.6 m露頂式擋水閘門1扇，洪水期和非通航期，關(guān)閉擋水閘門擋水，閘門共用壩頂2×2500kN門機啟閉。在上閘首設(shè)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(shè)置一個沖沙孔，設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和事故情況進行認(rèn)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(jié)構(gòu)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(shè)計部門的共同研究，在原來抓梁的基礎(chǔ)上進行改造，通過改造后的運行實際檢查，達到了預(yù)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(shè)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(dǎo)軌的摩擦力較大的結(jié)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(rèn)真分析研究，認(rèn)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(rèn)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(shè)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(zhǔn)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(yīng)采用沖水閥沖水方式為宜。底孔檢修閘門充水閥設(shè)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(shè)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(dāng)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(shè)計時應(yīng)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(shè)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(yán)格，當(dāng)閘門開啟時不僅嚴(yán)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(shè)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(shè)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(dǎo)航浮堤的運行
    巖灘升船機上游導(dǎo)航堤采用砼浮堤，設(shè)在#7溢流孔和升船機航道之間，由于導(dǎo)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(dǎo)航浮堤兩側(cè)的水位差達到1m左右，嚴(yán)重威脅著導(dǎo)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(shè)活動攔污浮排、移動導(dǎo)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(dāng)單邊電機或制動器出問題時，會造成大齒輪咬傷和基礎(chǔ)松動等設(shè)備損壞現(xiàn)象。這應(yīng)引起今后設(shè)計的改進。
    巖灘水電站投產(chǎn)發(fā)電10年來，金屬結(jié)構(gòu)的運行也由初期的不穩(wěn)定到現(xiàn)在穩(wěn)定運行，認(rèn)真總結(jié)金屬結(jié)構(gòu)在巖灘的設(shè)計、安裝、運行等經(jīng)驗和教訓(xùn)，為今后的水電建設(shè)與運行提供寶貴的財富。