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水电站事故检修闸门           
水电站事故检修闸门
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-23 14:37:08
简介:XX县刘X山水电站隧洞进水口事故检修闸门,是一扇中等水头较大孔口闸门。针对该事故检修闸门采用新材料及结构优化设计加以论述。
关键字:水电站设计金属结构事故检修闸门优化设计相关站中站:闸门&启闭机

  1.概述

  刘X山水电站位于XX省XX县XX乡境内,距县城6公里。水库坝址位于XX水系XX河支流XX河XX水上。XX水是XX河两大主要支流之一,坝址在刘X山村下游1.2公里的河谷出口段,坝址以上控制流域面积179平方公里,主河道长30.43公里,库区地势南高北低,东、南、西三面环山,流域内植被发育良好。

  水电站为引水式电站,厂房位于大坝下游2公里的右岸河边,副厂房位于主厂房上游,装机2×4000千瓦。进水口布置在右岸离坝肩约80米处,进口底板高程212.4米,隧洞为圆形,洞径φ=3.6米,纵坡5‰,调压井布置在0 566处,采用简单圆筒式调压井,调压井后接高压管道。

  本工程在发电引水隧洞进水口设置一扇事故检修闸门闸门布置图见图一。孔口尺寸为3.6m×3.6m;在隧洞出口的压力钢管两岔管处各设一个1.75米直径的蝶阀。设一放空洞兼作冲砂用,管径为φ1米,进口设计一扇检修闸门,出口处设—φ1.0m的闸阀。厂房尾水两孔共用一扇尾水钢闸门。本文就发电引水隧洞进水口事故检修闸门的优化设计作一介绍。

  
图一

  2.事故检修闸门的优化设计

  2.1闸门主体结构优化

  事故检修闸门为深孔式平面焊接钢闸门,结构见图二。闸门孔口尺寸为3.8m×3.8m,底坎高程212m,设计水头28m,总水压力3967KN,门重12.2t,采用单吊点。该闸门是目前抚州市已建中、小型工程中总水压力最大的平面钢闸门。设计中考虑该闸门为事故检修用,平时使用很少,经优化比较,决定把闸门面板布置在下游面,顶、侧止水也布置在下游面,这样避免顶梁和边梁腹板受压,减少了顶梁和边梁腹板的厚度。闸门门体宽4.6m,高3.97m,厚0.9m,止水净宽3.9m,止水净高3.85m,面板厚14mm,闸门整体制造。闸门结构布置为4根主梁,主梁腹板直接焊接于面板上,不设下翼缘,最大主梁高h=0.872m,3根工字钢作为水平次梁。

  设计中闸门主支承采用了高分子复合材料滑块,这样边梁可为单腹板梁,传统设计一般采用的铸钢轮式支承构造要求边梁为双腹板,两者相比较又减少了钢材的使用。同时,单腹板梁较双腹板梁在焊接施工时要好控制得多。

  
图二

  事故检修闸门有动水下门的要求,其底缘形式的设计很重要。本闸门在底缘的设计上考虑了诸多因素,利用面板和侧止水装置在下游面的优势,通过精确计算,在保证上游倾角不应小于45°,尽量采用60°的规范要求下,调整底缘板及底止水的位置,以便充分利用底梁腹板上下面的水压差,使闸门能够依靠自重和水柱压力快速关闭。避免了闸门需使用加重铁块或机械压力闭门带来的造价高。

  事故检修闸门要求动水关闭,静水启门,在设计中考虑到为降低启门力,门顶设一个Φ300mm充水阀,充水阀门盖与启闭机相联,充水阀开启行程为300±2mm,充水平压后再开启闸门。设计闸门由一台QPK-800KN-30m固定卷扬式启闭机操作。

  2.2闸门主支承的优化设计

  在闸门主支承选型时,考虑到闸门孔口大,总水压力达到3967KN,闸门为事故检修门,平时使用很少,在需要使用时又要有很高的可靠度。传统的设计一般采用铸钢滚轮,经实践证明,滚轮制造难度大、造价高,需经常维护,使用年代长后易发生锈蚀后卡死。在本次设计中闸门下游侧设置四块高分子复合材料滑块,型号为增强四氟NL150CHI型滑块,按等荷载布置,并按构造要求适当调整滑块位置。该滑道材料摩擦系数小,在清水中对不锈钢为0.13-0.05,抗压强度高,达到120-180Mpa。

  采用该滑块有免维护,造价低等特点。为防止闸门在闸槽中移动时被卡住或碰撞,以确保闸门能顺利启闭,上游面设置四个铸铁滑块,闸门两侧面各设两个Φ200mm侧轮。

  2.3主轨设计

  事故检修闸门主支承压力较大,主轨采用厚钢板焊接轨道。为提高轨道的侧向刚度,把主轨与门槽的护角焊接起来,并用连接板支撑。主轨高度h=280mm,轨道底板宽度Bk=240mm,轨道面焊一断面为40×30mm的不锈钢条。

  为保证安装精度,在主轨腹板以及下翼缘面上各开设两个Φ22mm小孔,内套与混凝土插筋焊牢的焊接单头螺柱,通过调节螺母来精确控制轨道的安装位置,保证主轨安装精度符合工作技术要求。

  3.结束语

  事故检修闸门平时使用很少,出现问题不易发现,在设计时在满足强度等基本要求外,还要注意在主体结构布置的优化、零部件的选型上下功夫,做到初始投资少,日后运行可靠,日常维护简单。

  本工程事故检修闸门设计中主支承选用新技术的高分子复合材料,简化了设计制造难度,提高了闸门的运行可靠度,减少了初始投资和日常维护的费用。闸门由门顶充水阀充水平压后,静水启门,可大大降低启门力。由于充水孔设在闸门本身的顶主梁上,平压装置不与水工布置发生关系,可以简化水工布置,减少工程费用。

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