天 生 桥 二 级 电 站 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 短 拉 杆 优 化 与 应 用 陈 汉 ( 调 峰 调 频 发 电 公 司 天 生 桥 水 力 发 电 总 厂, 贵 州 兴 义 邮 编 :562400) 摘 要 : 本 文 通 过 对 天 生 桥 二 级 电 站 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 的 短 拉 杆 存 在 的 问 题 进 行 分 析, 阐 述 对 短 拉 杆 的 优 化 与 应 用, 在 没 有 改 变 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 长 拉 杆 锁 锭 梁 及 双 向 门 机 的 结 构 及 功 能 的 情 况 下, 取 消 2000kN 自 动 抓 梁 这 中 间 连 接 环 节, 能 有 效 地 应 用 双 向 门 机 轨 上 扬 程 其 安 全 性 实 用 性 及 工 作 效 率 有 了 显 著 提 高, 为 国 内 同 类 型 引 水 隧 洞 进 水 口 闸 门 启 闭 方 式 提 供 了 详 实 可 借 鉴 的 实 践 经 验 关 键 词 : 事 故 检 修 闸 门 ; 短 拉 杆 ; 优 化 应 用 0 概 述 天 生 桥 二 级 水 电 站 位 于 广 西 隆 林 县 和 贵 州 安 龙 县 界 河 南 盘 江 下 游 河 段 上, 为 大 型 引 水 式 水 电 工 程, 工 程 以 发 电 为 单 一 目 的, 发 电 厂 房 安 装 有 六 台 水 轮 发 电 机 组, 单 机 容 量 220MW, 共 1320MW 工 程 枢 纽 由 大 坝 引 水 隧 洞 调 压 井 压 力 钢 管 发 电 厂 房 及 尾 水 建 筑 物 组 成 大 坝 进 水 口 后 接 引 水 隧 洞, 共 有 3 条 发 电 引 水 隧 洞, 每 条 长 9776m, 每 条 隧 洞 进 水 口 用 闸 墩 隔 开, 分 成 宽 6m 高 9.21m 的 两 个 进 水 孔, 闸 墩 后 再 行 汇 合 6 孔 共 设 置 4 扇 平 面 定 轮 事 故 检 修 闸 门, 采 用 坝 顶 2000kN/320kN 双 向 门 机 连 接 2000kN 自 动 抓 梁 及 拉 杆 进 行 启 闭 操 作 1 短 拉 杆 原 状 1.1 短 拉 杆 原 设 计 情 况 进 水 口 事 故 检 修 闸 门, 采 用 坝 顶 2000kN/320kN 双 向 门 机 连 接 2000kN 自 动 抓 梁 及 拉 杆 进 行 启 闭 操 作 拉 杆 分 为 长 拉 杆 与 短 拉 杆,2000kN 自 动 抓 梁 和 长 拉 杆 之 间 通 过 一 节 短 拉 杆 连 接, 短 拉 杆 ( 长 2.646 米 ) 作 为 过 度 连 接 作 用, 是 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 在 起 闭 过 程 中 必 不 可 少 的 启 吊 专 用 吊 具, 作 为 永 久 性 设 备 使 用 短 拉 杆 结 构 型 式 焊 接 钢 结 构, 吊 轴 孔 中 心 距 1.676m, 短 拉 杆 上 端 与 2000kN 自 动 抓 梁 穿 轴 连 接, 下 端 通 过 吊 板 与 长 拉 杆 连 接 短 拉 杆 由 中 国 水 电 顾 问 集 团 贵 阳 勘 测 设 计 研 究 院, 武 警 水 电 一 总 队 修 配 厂 制 作, 于 1991 年 底 投 入 使 用 短 拉 杆 原 设 计 详 见 图 1 图 1: 进 水 口 短 拉 杆 原 设 计 图 -1-
1.2 短 拉 杆 原 使 用 情 况 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 为 单 吊 点, 通 过 长 拉 杆 进 行 硬 连 接 闸 门 全 关 时, 需 要 连 接 下 放 4 节 长 拉 杆 ( 每 节 长 6.5 米 ); 闸 门 全 开 时, 需 要 提 出 2 节 长 拉 杆 放 回 拉 杆 库 在 每 次 起 闭 闸 门 时, 需 人 工 先 将 2000kN 自 动 抓 梁 与 短 拉 杆 连 接 短 拉 杆 再 与 长 拉 杆 连 接, 进 行 两 次 连 接 后, 才 能 开 始 起 闭 闸 门 由 于 门 机 有 效 行 程 限 制, 起 闭 闸 门 时 起 吊 ( 或 放 下 ) 一 节 长 拉 杆 后 就 得 锁 锭 进 行 拆 卸, 并 又 一 次 进 行 短 拉 杆 与 长 拉 杆 连 接 后 才 能 继 续 起 吊 ( 或 放 下 ) 下 一 节 长 拉 杆, 操 作 过 程 较 为 繁 琐 在 需 要 进 行 闸 门 移 孔 ( 从 Ⅰ 号 引 水 隧 洞 移 到 Ⅲ 号 引 水 隧 洞 ), 启 闭 一 扇 闸 门 需 要 4 小 时 左 右 ( 需 要 拆 装 4 节 长 拉 杆 ), 每 条 隧 洞 两 扇 闸 门 共 需 要 约 8 小 时 才 能 操 作 完 毕 1.3 短 拉 杆 原 存 在 的 问 题 事 故 检 修 闸 门 短 拉 杆 自 1991 年 底 投 入 运 行 以 来, 经 过 多 年 的 运 行, 在 操 作 过 程 和 大 坝 安 全 定 检 专 项 检 测 中 发 现 短 拉 杆 存 在 以 下 问 题 : (1) 通 过 近 几 年 来 使 用 发 现, 由 于 短 拉 杆 变 形, 已 严 重 影 响 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 起 闭 的 安 全 特 别 是 由 于 短 拉 杆 变 形, 在 连 接 长 拉 杆 过 程 中 容 易 出 现 连 接 不 够 垂 直, 两 侧 吊 板 高 低 不 一 致, 导 致 吊 板 脱 落 伤 人 由 于 闸 门 与 长 拉 杆 和 短 拉 杆 之 间 为 硬 连 接, 短 拉 杆 出 现 变 形 后, 导 致 闸 门 起 闭 时 出 现 受 力 不 均 倾 斜 偏 差 (2) 由 于 门 机 有 效 行 程 有 限, 致 使 起 闭 闸 门 每 次 只 能 起 吊 一 节 长 拉 杆 在 正 常 情 况 下, 操 作 一 扇 闸 门 需 要 时 间 约 为 2 小 时 左 右, 起 闭 一 条 隧 洞 两 扇 闸 门 则 需 要 约 4 小 时 左 右 如 果 需 要 把 闸 门 从 相 隔 引 水 隧 洞 闸 门 槽 内 移 位, 则 需 要 8 小 时 左 右 导 致 整 个 起 闭 操 作 闸 门 过 程 长, 劳 动 强 度 大, 安 全 风 险 增 大 (3)2000kN 自 动 抓 梁 功 能 失 去 意 义 按 自 动 抓 梁 定 义, 抓 梁 体 应 能 实 现 闸 门 槽 内 实 抓 闸 门 后 起 吊, 但 2000kN 自 动 抓 梁 本 体 尺 寸 小 而 闸 门 槽 尺 寸 大, 无 法 实 现 在 闸 门 内 自 动 抓 闸 门 的 功 能, 而 且 2000kN 自 动 抓 梁 需 要 连 接 短 拉 杆 后 才 能 连 接 长 拉 杆, 根 本 不 能 实 现 自 动 抓 门 穿 销 工 作 实 际 使 用 中, 仅 仅 起 到 短 拉 杆 与 2000kN/320kN 双 向 门 机 主 钩 连 接 环 节 的 作 用 (4)2007 年 大 坝 安 全 定 检 金 属 结 构 检 测 报 告 中 提 出 了 首 部 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 短 拉 杆 上 下 吊 板 均 受 扭 变 形, 变 形 量 为 上 8mm 下 12mm, 已 影 响 正 常 使 用, 建 议 对 该 拉 杆 进 行 更 新 改 造 或 报 废 处 理 意 见 2 短 拉 杆 优 化 2.1 短 拉 杆 优 化 的 必 要 性 原 短 拉 杆 的 主 要 作 用 是 作 为 2000kN 自 动 抓 梁 和 长 拉 杆 之 间 的 过 度 连 接, 由 于 种 种 原 因, 该 短 拉 杆 不 能 满 足 正 常 运 行 和 安 全 的 要 求 主 要 体 现 在 : (1) 短 拉 杆 上 下 吊 板 均 受 扭 变 形, 变 形 量 为 上 8mm 下 12mm, 已 影 响 正 常 使 用 (2) 在 连 接 长 拉 杆 过 程 容 易 出 现 连 接 不 够 垂 直, 两 侧 吊 板 高 低 不 一 致, 导 致 吊 板 脱 落 伤 人 由 于 闸 门 与 长 拉 杆 和 短 拉 杆 之 间 为 硬 连 接, 短 拉 杆 出 现 变 形 后, 导 致 闸 门 起 闭 时 出 现 受 力 不 均 倾 斜 偏 差 (3) 由 于 受 2000kN/320kN 双 向 门 机 轨 上 扬 程 的 限 制 ( 门 机 轨 上 扬 程 18.50m, 起 吊 2 节 长 拉 杆 需 要 的 扬 程 =2000kN 自 动 抓 梁 2.004m + 原 短 拉 杆 1.676 m+ 长 拉 杆 6.5 m + 长 拉 杆 6.5 m + 长 拉 杆 和 短 拉 杆 之 间 连 接 板 0.67 m + 坝 上 最 高 障 碍 物 1.6 m + 运 行 高 度 0.5 m=19.45m, 双 向 门 机 轨 上 扬 程 不 能 满 足 ) 故 每 次 起 闭 闸 门 只 能 起 吊 一 节 长 拉 杆, 导 致 起 闭 一 次 闸 门 整 个 过 程 长, 劳 动 强 度 大, 安 全 风 险 -2-
增 大 鉴 于 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 短 拉 杆 不 能 满 足 正 常 运 行 和 安 全 的 要 求, 对 短 拉 杆 进 行 优 化 改 造 是 必 要 的 2.2 短 拉 杆 优 化 设 计 方 案 重 新 设 计 制 作 新 的 短 拉 杆, 新 短 拉 杆 结 构 型 式 采 用 目 前 最 常 用 的 焊 接 钢 结 构, 吊 轴 孔 中 心 距 1.65m, 短 拉 杆 上 端 与 2000kN/320kN 双 向 门 机 主 钩 穿 轴 连 接, 下 端 通 过 吊 板 与 长 拉 杆 连 接 新 短 拉 杆 优 化 设 计 详 见 图 2 图 2: 进 水 口 短 拉 杆 优 化 后 的 设 计 图 2.3 短 拉 杆 优 化 设 计 方 案 的 可 行 性 (1) 新 设 计 的 短 拉 杆 取 消 2000kN 自 动 抓 梁 中 间 连 接 环 节 新 短 拉 杆 上 端 与 2000kN/320kN 双 向 门 机 主 钩 穿 轴 连 接, 下 端 通 过 吊 板 与 长 拉 杆 连 接, 取 消 2000kN 自 动 抓 梁 中 间 连 接 环 节, 在 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 启 闭 操 作 中, 简 化 了 操 作 过 程 (2) 新 设 计 的 短 拉 杆 有 效 地 利 用 2000kN/320kN 双 向 门 机 的 轨 上 扬 程 由 于 取 消 了 2000kN 自 动 抓 梁 中 间 连 接 环 节, 能 有 效 地 利 用 门 机 的 轨 上 扬 程 ( 门 机 轨 上 扬 程 18.50m, 短 拉 杆 优 化 后 的 扬 程 = 新 短 拉 杆 1.65 m+ 长 拉 杆 6.5 m + 长 拉 杆 6.5 m + 长 拉 杆 和 短 拉 杆 之 间 连 接 板 0.67 m + 坝 上 最 高 障 碍 物 1.6 m + 运 行 高 度 0.5 m=17.42m, 门 机 轨 上 扬 程 满 足 ), 使 得 每 次 启 闭 闸 门 时, 一 次 启 吊 可 以 同 时 把 短 拉 杆 和 两 节 长 拉 杆 提 出 坝 面 锁 锭, 减 少 连 接 长 拉 杆 次 数, 可 以 提 高 工 作 效 率, 减 小 安 全 风 险 (3) 新 设 计 的 短 拉 杆 融 合 了 原 短 拉 杆 与 2000kN 自 动 抓 梁 的 功 能, 并 且 没 有 改 变 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 长 拉 杆 锁 锭 梁 及 双 向 门 机 的 结 构 及 功 能, 同 时 操 作 运 行 也 更 可 靠 维 修 更 方 便, 能 成 功 地 消 除 原 短 拉 杆 存 在 的 问 题, 所 以 短 拉 杆 优 化 设 计 方 案 是 可 行 的 -3-
3 短 拉 杆 优 化 后 的 应 用 3.1 新 的 短 拉 杆 制 作 针 对 原 短 拉 杆 存 在 的 问 题, 根 据 短 拉 杆 优 化 后 的 功 能 应 用 建 议,2009 年 9 月 委 托 中 国 水 电 顾 问 集 团 贵 阳 勘 测 设 计 研 究 院 进 行 设 计, 根 据 设 计 成 果,2010 年 8 月 委 托 河 南 卫 华 重 型 机 械 股 份 有 限 公 司 进 行 制 作,2010 年 10 月 投 入 使 用 3.2 制 作 相 关 技 术 要 求 (1) 施 工 方 必 须 严 格 按 照 设 计 图 纸 施 工, 施 工 中 如 发 现 疑 问, 应 及 时 通 知 甲 方 和 设 计 方, 如 需 变 更, 须 得 到 甲 方 及 设 计 方 的 书 面 同 意 (2) 施 工 中, 必 须 严 格 按 照 设 计 图 纸 中 标 明 的 尺 寸 要 求 技 术 要 求 等 进 行 施 工 (3) 所 采 用 金 属 材 料 牌 号 必 须 符 合 图 纸 规 定, 其 机 械 性 能 和 化 学 成 份 必 须 符 合 现 行 国 家 标 准 或 部 颁 标 准, 并 有 出 厂 合 格 证 (4) 焊 条 型 号 或 焊 丝 代 号 及 其 焊 剂 应 选 用 与 母 材 相 适 应 的 焊 接 材 料, 焊 接 材 都 必 须 具 有 产 品 质 量 合 格 证 (5) 参 加 焊 接 工 作 的 焊 工 须 经 国 家 权 威 机 构 或 有 关 部 门 考 试 合 格, 并 持 有 合 格 证 (6) 焊 缝 坡 口 的 型 式 和 尺 寸 应 符 合 施 工 图 纸 施 工 要 求, 当 施 工 图 纸 未 予 标 明 时, 按 GB985-88 或 GB986-88 执 行, 除 施 工 图 纸 中 注 明 外, 所 有 焊 缝 均 为 连 续 焊 接 (7) 所 有 腹 板 与 缘 板 焊 缝 均 需 进 行 100% 射 线 探 伤 检 测, 其 余 焊 缝 进 行 100% 的 超 声 波 探 测 检 测 (8) 拉 杆 长 轴 需 经 调 质 处 理 :HB=220-250 (9) 表 面 镀 铬, 先 镀 乳 白 色 铬 0.05mm, 后 镀 硬 度 铬 0.06mm, 再 磨 削 至 图 中 公 差 尺 寸 (10) 防 腐 采 用 喷 锌 处 理 : A 表 面 处 理 采 用 喷 砂 除 锈, 要 求 达 到 符 合 <<GB11373-89>> 热 喷 涂 金 属 件 表 面 预 处 理 通 则 技 术 要 求 的 表 面 清 洁 度 不 低 于 Sa2.5 级 B 采 用 热 喷 锌, 喷 锌 厚 度 须 达 到 140-160um, 局 部 最 小 喷 涂 厚 度 130um 锌 涂 层 的 外 观, 涂 层 厚 度 及 测 量, 结 合 性 能 耐 腐 蚀 性 密 度 等 必 须 符 合 SL105-95 及 GB9795-88 的 规 定, 其 试 验 按 GB9796-88 中 规 定 的 试 验 方 法 实 施, 锌 涂 层 检 验 合 格 后, 应 尽 快 涂 装 封 闭 层 C 封 闭 层 的 涂 料 牌 号, 涂 层 道 数 每 道 厚 度 必 须 符 合 下 表 1 规 定 表 1 天 生 桥 二 级 电 站 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 的 短 拉 杆 封 闭 涂 层 技 术 要 求 涂 料 牌 号 涂 层 道 数 每 道 漆 膜 厚 (um) 漆 膜 总 厚 度 (um) 环 氧 运 铁 防 锈 漆 一 道 50 50 银 灰 色 环 氧 漆 二 道 50 100 D 封 闭 层 漆 膜 厚 度 均 匀 适 中, 符 合 设 计 要 求, 不 允 许 有 流 挂 气 孔 结 疤 裂 纹 分 层 剥 落 漏 涂 和 返 锈 等 现 象 (11) 各 部 件 制 作 完 毕 后 乙 方 按 短 拉 杆 总 图 进 行 组 装 3.3 优 化 后 的 短 拉 杆 应 用 2011 年 2 月 20 日 天 生 桥 二 级 电 站 Ⅲ 号 引 水 隧 洞 放 空 检 查, 在 关 闭 Ⅲ 号 引 水 隧 洞 左 右 闸 门 过 程 中, 因 需 要 从 Ⅰ 号 引 水 隧 洞 移 闸 门 到 Ⅲ 号 引 水 隧 洞 左 右 闸 门 槽 内, 该 工 作 从 原 来 的 8 小 时 左 右 缩 短 到 3 小 时 左 右 即 完 成, 大 大 缩 短 了 闸 门 操 作 时 间, 其 应 用 效 果 明 显 -4-
4 结 语 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 短 拉 杆 优 化 及 应 用, 在 没 有 改 变 进 水 口 事 故 检 修 闸 门 长 拉 杆 锁 锭 梁 及 双 向 门 机 的 结 构 及 功 能 的 情 况 下, 成 功 消 除 了 原 短 拉 杆 存 在 变 形 带 来 的 重 大 安 全 隐 患, 简 化 了 操 作 过 程, 减 小 了 人 工 操 作 的 劳 动 强 度, 缩 短 了 启 闭 闸 门 的 时 间, 其 安 全 性 实 用 性 及 工 作 效 率 有 了 显 著 提 高 另 外, 通 过 该 项 目 的 实 施, 操 作 运 行 更 可 靠 维 修 更 方 便, 满 足 了 电 站 安 全 运 行 管 理 和 安 全 性 评 价 的 需 要, 为 国 内 同 类 型 引 水 隧 洞 进 水 口 闸 门 启 闭 方 式 提 供 了 详 实 可 借 鉴 的 实 践 经 验 参 考 文 献 : [1] 水 利 水 电 工 程 钢 闸 门 设 计 规 范 SL 74-95, 原 中 华 人 民 共 和 国 电 力 工 业 部,1995 年 9 月 发 布 [2] 水 电 水 利 工 程 钢 闸 门 制 造 安 装 及 验 收 规 范 DL/T 5018-2004, 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会,2005 年 4 月 发 布 [3] 水 工 钢 闸 门 和 启 闭 机 安 全 检 测 技 术 规 程 (DL/T835-2003), 国 家 经 济 贸 易 委 员 会,2003 年 6 月 发 布 [4] 钢 焊 缝 手 工 超 声 波 探 伤 方 法 和 探 伤 结 果 分 级 (GB11345-1989), 国 家 技 术 监 督 局,1989 年 5 月 发 布 [5] 水 工 金 属 结 构 防 腐 蚀 规 范 SL105-2007, 中 华 人 民 共 和 国 水 利 部,2007 年 11 月 发 布 作 者 简 介 : 陈 汉 (1972-) 男, 工 程 师, 从 事 水 工 机 电 运 行 管 理 及 水 工 安 全 管 理 ( E-mail:chenhan@tsq2.com.cn) -5-