巖灘水電站金屬結(jié)構(gòu)運(yùn)行存在問(wèn)題的探討

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概述
    巖灘水電站為紅水河梯級(jí)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(jī)容量1210Mw，電站一號(hào)機(jī)組于1992年9月投產(chǎn)發(fā)電，四號(hào)機(jī)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(jī)組引用流量大和含沙量大等特點(diǎn)，巖灘電站共設(shè)有各類閘門(mén)37扇，攔污排一道，攔污柵22扇，啟閉機(jī)24臺(tái)。
    一、金屬結(jié)構(gòu)的布置
    1、溢流壩段
    溢流壩段設(shè)有7個(gè)表孔和一個(gè)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(mén)7扇，門(mén)槽7套，15×22.4m露頂式事故檢修閘門(mén)1扇，為7孔共用，門(mén)槽7套。在18號(hào)壩176m高程設(shè)5×8m深孔式弧形閘門(mén)1扇，門(mén)槽一套，5×9.556m深孔式事故檢修閘門(mén)1扇，門(mén)槽1套。
    溢流壩弧形工作閘門(mén)采用2×2800kN固定啟閉機(jī)啟閉，事故檢修閘門(mén)共用壩頂2×2500kN門(mén)機(jī)啟閉。底孔弧形閘門(mén)采用2×1600kN固定啟閉機(jī)啟閉，底孔事故檢修閘門(mén)共用壩頂2×2500kN啟閉。
    2、發(fā)電機(jī)組段
    機(jī)組引水系統(tǒng)采用單機(jī)單管引水，引水鋼管內(nèi)徑10.8 m，每條鋼管中心長(zhǎng)度69.348 m。進(jìn)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(tái)機(jī)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(tái)機(jī)組進(jìn)水口設(shè)8.2×14.1(寬×高) m快速閘門(mén)1扇,快速閘門(mén)用8000kN/6000kN液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉?？焖匍l門(mén)前面設(shè)8.2×15.49 m事故檢修閘門(mén)1扇,4臺(tái)機(jī)組共用，利用壩頂2×2500kN門(mén)機(jī)啟閉。每臺(tái)機(jī)組尾水管用兩個(gè)中墩分隔成三個(gè)孔,每孔設(shè)1扇檢修閘門(mén)，4臺(tái)機(jī)組共12扇閘門(mén),尾水閘門(mén)用2×1250kN尾水臺(tái)車(chē)啟閉。
    廠房安裝間下游側(cè)高程174 m設(shè)進(jìn)廠通道,為防止兩年一遇洪水進(jìn)入廠房,設(shè)10×7.1 m防洪大門(mén)1扇,利用尾水2×1250kN臺(tái)車(chē)啟閉。
    3、沖沙孔
    在廠房左、右兩側(cè)各布置一個(gè)沖沙孔，左沖沙孔設(shè)在12號(hào)壩段，出口處設(shè)3×5 m工作閘門(mén)1扇，閘門(mén)采用1×3600kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。進(jìn)口設(shè)3×6 m事故檢修閘門(mén)1扇，閘門(mén)用1×2800kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。右沖沙孔布置在4號(hào)壩段，出口處設(shè)2.8×3 m工作閘門(mén)1扇，閘門(mén)用1×2800kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。進(jìn)口設(shè)2.8×4.5 m事故檢修閘門(mén)1扇，閘門(mén)用1×2800kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。
    4、升船機(jī)壩段
    在升船機(jī)壩段設(shè)有12×21.6 m露頂式擋水閘門(mén)1扇，洪水期和非通航期，關(guān)閉擋水閘門(mén)擋水，閘門(mén)共用壩頂2×2500kN門(mén)機(jī)啟閉。在上閘首設(shè)有12×15.55m工作閘門(mén)一扇，閘門(mén)用2×3000kN接力式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉。在升船機(jī)上游航道左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)沖沙孔，設(shè)有3.0×6.315m沖沙閘門(mén)各一扇，分別用一臺(tái)1×250kN固定卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。在下閘首設(shè)有16.5×13.1m工作閘門(mén)一扇，用一臺(tái)2×800kN固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)啟閉。
    二、金屬結(jié)構(gòu)運(yùn)行存在的主要問(wèn)題及對(duì)策
    1、閘門(mén)自動(dòng)抓梁
    巖灘水電站閘門(mén)自動(dòng)抓梁均采用自如式自動(dòng)抓梁，根據(jù)閘門(mén)規(guī)格不同共有四種：機(jī)組進(jìn)水口檢修閘門(mén)抓梁、尾水檢修閘門(mén)抓梁、溢流壩檢修閘門(mén)抓梁、升船機(jī)擋水閘門(mén)抓梁。四種抓梁在工作中均出現(xiàn)過(guò)抓梁?jiǎn)芜吤撱^等情況，造成閘門(mén)不同程度的損壞，給金屬結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的影響，造成工作人員一提到動(dòng)閘門(mén)就提心吊膽，更加大了安全運(yùn)行的難度。通過(guò)對(duì)抓梁的結(jié)構(gòu)和事故情況進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，抓梁存在的主要問(wèn)題是抓鉤時(shí)沒(méi)有限位裝置、抓體本身潤(rùn)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(duì)閘門(mén)自動(dòng)抓梁進(jìn)行分期分批改造，通過(guò)和設(shè)計(jì)部門(mén)的共同研究，在原來(lái)抓梁的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，通過(guò)改造后的運(yùn)行實(shí)際檢查，達(dá)到了預(yù)期的效果，提高了閘門(mén)操作的可靠性。
    2、進(jìn)水口攔污排
    巖灘水電站進(jìn)水口設(shè)有一道浮筒式攔污排，在庫(kù)水位由低向高變化時(shí)，下游端頭的牽引浮筒不能自動(dòng)浮升，造成過(guò)拉斷連接裝置和附近浮筒經(jīng)常翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，雖然進(jìn)行了多次改造和處理，均不能達(dá)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(jì)劃安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行提升牽引裝置，以解決長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。
    3、沖沙孔水封翻轉(zhuǎn)
    巖灘兩個(gè)沖沙孔檢修及工作閘門(mén)均有中間水封，門(mén)楣高度1米左右，在閘門(mén)啟閉的過(guò)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(guò)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(mén)眉高度長(zhǎng)，造成摩擦力過(guò)大，水封壓板壓頭弧度不夠的原因。通過(guò)對(duì)水封壓板進(jìn)行改造，很好地解決了水封翻轉(zhuǎn)的問(wèn)題，延長(zhǎng)了水封的使用壽命和節(jié)約了資金。
    4、進(jìn)水口油壓?jiǎn)㈤]機(jī)
    巖灘水電站進(jìn)水口快速閘門(mén)#4油壓?jiǎn)㈤]機(jī)是在安裝時(shí)就發(fā)現(xiàn)有缸體拉傷損壞且經(jīng)過(guò)返廠處理后安裝的，而且在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)又發(fā)現(xiàn)有拉傷，現(xiàn)場(chǎng)再進(jìn)行處理過(guò)后帶病運(yùn)行的，在運(yùn)行后又進(jìn)行了兩次處理。通過(guò)認(rèn)真分析其主要原因是由于廠家在廠內(nèi)組裝時(shí)引起的。雖然經(jīng)過(guò)處理后能夠運(yùn)行，但還是一個(gè)安全隱患，后來(lái)更換了啟閉機(jī)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(gòu)置一臺(tái)新的啟閉機(jī)，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。
    三、有待改進(jìn)的問(wèn)題
    1、充水問(wèn)題
    巖灘水電站右沖沙孔檢修閘門(mén)充水平壓方式采用提門(mén)充水方式，在實(shí)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(guò)快，沖壞工作閘門(mén)水封的現(xiàn)象，對(duì)安全運(yùn)行極為不利，建議今后的閘門(mén)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(mén)充水閥設(shè)計(jì)時(shí)止水裝置水封沒(méi)有固定，運(yùn)行后水封脫落，造成從充水閥處漏水大，給工作閘門(mén)的維護(hù)帶來(lái)了較大的困難，后經(jīng)過(guò)檢修改造，達(dá)到了止水的效果。
    2、閘門(mén)檢修維護(hù)
    左沖沙孔檢修閘門(mén)安裝的底檻高程為159.5 m,設(shè)計(jì)水頭為68 m，系平面定輪鋼閘門(mén)。閘門(mén)自重41.48t，加重122.9t，啟閉機(jī)的動(dòng)滑輪與閘門(mén)的吊耳直接連接。閘門(mén)平時(shí)用224 m平臺(tái)上的鎖錠裝置把閘門(mén)鎖錠于門(mén)槽內(nèi)。由于水庫(kù)正常庫(kù)水位為223 m，檢修閘門(mén)底部一直泡在水中，同時(shí)當(dāng)檢修門(mén)需要檢修時(shí)，只好將固定啟閉機(jī)吊走，再將閘門(mén)掉出到閘檢室進(jìn)行檢修，工作量很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮將啟閉機(jī)的安裝高程提高，以方便運(yùn)行和檢修。
    3、閘門(mén)門(mén)槽
    弧形閘門(mén)門(mén)槽在設(shè)計(jì)時(shí)只安裝到閘門(mén)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(guò)程中控制不很?chē)?yán)格，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)不僅嚴(yán)重刮壞水封，甚至無(wú)法開(kāi)啟閘門(mén)，只好在砼墻上打出1條弧形槽 ，以不影響開(kāi)門(mén)為原則，7孔弧門(mén)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(fèi)工、費(fèi)時(shí)又不安全，而且影響美觀，同時(shí)有些地方由于鋼筋的影響，打槽不到位，對(duì)閘門(mén)的安全運(yùn)行不利。如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮將門(mén)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(jī)導(dǎo)航浮堤的運(yùn)行
    巖灘升船機(jī)上游導(dǎo)航堤采用砼浮堤，設(shè)在#7溢流孔和升船機(jī)航道之間，由于導(dǎo)航堤長(zhǎng)達(dá)65m，在實(shí)際運(yùn)行中，問(wèn)題主要出現(xiàn)在汛期，在洪水期間庫(kù)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(mén)的開(kāi)度大小直接影響著浮堤的安全運(yùn)行，閘門(mén)的開(kāi)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(huì)造成導(dǎo)航浮堤兩側(cè)的水位差達(dá)到1m左右，嚴(yán)重威脅著導(dǎo)航浮堤的安全運(yùn)行，如何解決這方面的問(wèn)題，還有很多值得探討的地方，如我們也想增設(shè)活動(dòng)攔污浮排、移動(dòng)導(dǎo)航浮堤等方案，這都有待進(jìn)一步去研究解決。
    5、壩頂門(mén)機(jī)
    巖灘水電站壩頂2×2500kN門(mén)機(jī)，兩個(gè)釣鉤同步采用通過(guò)兩個(gè)卷筒的開(kāi)式大齒輪直接傳動(dòng)，此方式給運(yùn)行和維護(hù)都帶來(lái)較大的影響：兩主鉤的調(diào)平難度大、當(dāng)單邊電機(jī)或制動(dòng)器出問(wèn)題時(shí)，會(huì)造成大齒輪咬傷和基礎(chǔ)松動(dòng)等設(shè)備損壞現(xiàn)象。這應(yīng)引起今后設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
    巖灘水電站投產(chǎn)發(fā)電10年來(lái)，金屬結(jié)構(gòu)的運(yùn)行也由初期的不穩(wěn)定到現(xiàn)在穩(wěn)定運(yùn)行，認(rèn)真總結(jié)金屬結(jié)構(gòu)在巖灘的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行等經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為今后的水電建設(shè)與運(yùn)行提供寶貴的財(cái)富。