卡里巴水电站1250 k N门式启闭机设计方案浅谈

赵大海，冷云，辛勇军

（中国电建西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

卡里巴水电站1250 k N门式启闭机设计方案浅谈

赵大海，冷云，辛勇军

（中国电建西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

介绍卡里巴水电站1250 k N门式启闭机设计方案及主要技术参数，论述了门机各主要机构的设计过程、部件选择特点。

卡里巴；水电站；门式启闭机；设计

1 设备用途

卡里巴（Kariba）水电站位于赞比西河卡里巴峡谷段，其下游40 k m发育凯富河。卡里巴水库多年净入库径流量400～420亿m3，水电站右岸为津巴布韦南岸电站，左岸为赞比亚北岸电站，水量由赞比西河道管理局（Z RA）分配。津巴布韦通过Z E S A运营南岸电站，装机容量750 MW，1960年投入运行；赞比亚通过Z E S C O运营北岸电站，装机容量600 MW，1976年投入运行，北岸扩机工程2×180 MW已于2008年开始施工，全部工程于2013年4月竣工。卡里巴南岸扩建工程主体建筑物包括进水口、引水隧洞、地下厂房、尾水调压室、尾水隧洞、尾水出口、地面主变和开关站，安装2台150 MW的水轮发电机组，总装机容量为300 MW。

门机为双向门机，配副起升机构2套，门机左侧大梁悬挂电动葫芦1套。其中进水口检修门的启闭和吊运，进水口快速门及其液压启闭机的安装检修吊运由门机主起升机构负责，进水口拦污栅的启闭和吊运由副起升机构I负责，操作液压清污爬斗由副起升机构I I负责，零星物品的吊运由电动葫芦负责。

2 主要技术参数

主起升机构：

额定启门力 1250 k N

起升高度 12/34 m（轨上/总扬程）

起升速度（恒转矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率） 2～4 m/mi n

工作级别 M4

钢丝绳 34 Z A B 6×K1 9 WS-F C-1670 Z S

滑轮组倍率 6

卷筒直径 φ950 mm

电动机 YZP 280 M-8，55 k W，735 r/mi n 1台

减速器 D4PSF90N-180，i=178.6

工作制动器 Y WZ E-400/80

安全制动器 S B 315-1900×30

荷重传感器 压式

副起升机构I：

额定启门力 2×800 k N

起升高度 25 m

起升速度（恒转矩） 0.2～2 m/mi n

（恒功率）2～4 m/mi n

工作级别 M3

钢丝绳 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1670 Z S

滑轮组倍率 6

卷筒直径 1050 mm

电动机 YZP 315 S 1-8，69 k W，735 r/mi n 1台

减速器 D 4 P S F 70 N-200 i=194.812台

工作制动器 Y WZ E-315/80 2台

荷重传感器 轴销式

副起升机构I I：

额定启门力 2×160 k N

起升高度 40 m

起升速度（恒转矩） 0.4～4 m/mi n

工作级别 M3

钢丝绳 24 Z A B 6×K 19 S-I WRC-1870 Z S

滑轮组倍率 1

卷筒直径 500 mm

电动机 YZ P 180 L-8，12.1 k W，730 r/mi n 2台

减速器 D 4PSF60N-280 i=279.39

工作制动器 Y WZ E-250/50

荷重传感器 轴销式

3 结构与主要部件简介

1250 k N/2×800 k N进水口双向门式启闭机主要由门架、小车总成（包括主起升机构、小车走行机构、小车架、小车机房等）、副起升机构I、副起升机构I I、100 k N起升电动葫芦、清污爬斗、翻板机构、拦污栅及清污爬斗导轨、大车走行机构、液压自动抓梁、电缆卷筒装置、大车限位装置、小车限位装置、小车供电装置、大车供电装置、梯子平台栏杆、司机室、风速仪装置、夹轨器和电气设备等组成。

3.1 主起升机构

1250 k N主起升机构为单吊点，机构采用闭式驱动。主起升机构由交流变频调速三相异步电动机、硬齿面减速器、卷筒装置、定滑轮组、动滑轮组、平衡滑轮、钢丝绳、工作制动器、安全制动器、高度传感器、压式载荷传感器、轴承座及联轴器等组成。电机通过减速器，驱动卷筒带动滑轮组起升载荷。

主起升机构主要设计特点：（1）采用交流变频电机驱动，全封闭传动，钢丝绳单层缠绕。卷筒采用短轴型式，其中一端卷筒轴经滚动轴承支承于轴承座上，另一端通过能传递扭矩的卷筒联轴器与减速器低速轴相连，以适应卷筒的安装误差和重载变形。（2）在平衡滑轮处设压式荷重传感器，用于起升载荷的信号输出。并设置机械松绳开关，组成机械电气双保护。（3）高度指示限位器装在卷筒轴上。高度指示限位器及显示仪用于上下极限位置控制和显示闸门的开度。（4）减速器高速轴端装有一套电力液压块式制动器，用于工作制动，同时在卷筒端设有一套盘式制动器作为安全制动。

3.2 小车架、机房

小车架、机房主要设计特点：小车架以Q3 4 5 B为主要材料，整体制作和加工，分体运输。机房采用隔热夹芯彩塑钢板，设有30 k N检修吊。配有灭火器，有充足的照明和检修电源，并配有活动窗通风。

3.3 大车行走机构

大车行走机构由三合一减速电机、主动轮、从动轮、车架、支撑架、行程开关装置、清轨装置等部件组成。大车行走机构共设有4组台车，每侧2组对称布置。共有8个车轮，其中4个主动车轮，4个从动车轮。

大车行走机构主要设计特点：（1）电动机、制动器、硬齿面减速器为“三合一”减速器，具有全封闭、结构紧凑、性能可靠等特点，“三合一”减速机与车轮套装式连接，安装维修方便。（2）台车架与行走梁采用铰轴联接。（3）行走限位装置由行程限位开关和缓冲器组成，共同对门机的行走极限进行保护。

3.4 门架

门架由主梁、端梁、中横梁、门腿、行走梁、梯子栏杆和走台等部件组成。

门架主要设计特点：（1）主梁、端梁、中横梁、门腿、行走梁以Q3 4 5 B为主要材料，采用箱型梁结构。各自整体制作和加工，厂内门架预拼。（2）主梁与端梁、门腿与中横梁、门腿与行走梁采用高强度螺栓联接。主梁与门腿、采用焊接。梯子、栏杆和走台为工地焊接安装。

3.5 翻板装置及导向架

翻板装置用于将清污爬斗抓出的污物，导至门机跨内的运污车。为防止干扰，翻板为可转动部件，采用液压推杆操作。导向架由抓斗导架和拦污栅导架两部分组成，分别支撑在门架上游门腿处。拦污栅导向架为解决拦污栅拆分后，导向架脱槽要求，导向架分为上下两部分，上部固定于门机上，下部焊接在拦污栅栅槽上部。

3.6 司机室、电气室

门机司机室设于下游侧门架中横梁上，在主司机室内可以对小车主、副起升机构、小车行走机构和大车行走机构进行操作。司机室内设有双制式空调，窗户采用钢化玻璃。吊具和闸门与司机室玻璃窗距离大于400 mm，司机室内工作座椅中心与侧面透视窗的水平夹角不小于270度。电气系统设在专门的电气室内，电气室底面镶嵌非金属隔热材料，地面铺设绝缘防滑衬垫，内部装有通风换气设备。司机室、电气室均配灭火器。

3.7 轨道装置

大车轨道装置由QU1 2 0型轨道、夹板、垫板、压板、撞尺、阻进器 、埋件和螺栓紧固件等组成。阻进器设置在运行轨道的两端，阻进器及其埋件可以承受门机大车运行可能出现的最大速度发生的碰撞事故。

4 结语

门机安装完成后，主起升进行了100%静荷载试验、125%静荷载试验。主起升机构、运行机构、副起升机构运行稳定可靠，门架结构未发生变形，钢丝绳排列整齐、制动可靠。限位开关、保护装置动作准确，仪表显示正确。说明门机的设计是成功的。

[1]成大先.机械设计手册[R].化学工业出版社，2007.11.

[2]陈文洪等.水电水利工程启闭机设计规范[R].北京：中国电力出版社，2006.

[3]李丽丽等.水电工程启闭机制造安装及验收规范[R].北京：中国电力出版社，2015.

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