隆潘卡尔水电站坝顶门机安装技术

鲁青海

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650032）

隆潘卡尔水电站坝顶门机安装技术

鲁青海

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650032）

隆潘卡尔水电站有2×800/800/2×200 kN坝顶门机一台，大坝坝顶门机总长度14.7 m，总宽度6.5 m，总高度17.62 m；轨距4.7 m，轮距12 m。隆潘卡尔坝顶门机由2×800 kN、800 kN、2×200 kN三套起升机构组成，起升高度分别是：7.0 m、8.1 m、8.5 m。

隆潘卡尔水电站；坝顶门机安装；试验

1 概述

工程枢纽建筑布置在喀麦隆东部省隆潘卡尔地区Lom（洛姆河）与潘卡尔河交汇处下游约4 km，Lom河上，距离杜阿拉港约730 km、距离雅温得约470 km、距贝拉博约80 km。

隆潘卡尔水电站装机规模为4×7.5 MW，水库正常蓄水位为EL672.7 m、最低运行水位649 m、最高水位为673.8 m，水库库容约60亿m3。

隆潘卡尔大坝工程坝顶设置门机一台，有2×800/800/2×200 kN三套起升机构，其中2×800 kN起升机构用于启闭溢流坝检修闸门；800 kN起升机构用于启闭进水口4孔检修闸门、泄洪底孔2个大孔检修闸门、1个小孔检修闸门；2×200 kN起升机构用于启闭进水口4孔拦污栅。

本文主要从门机的安装和负荷试验角度出发，简述隆潘卡尔门机安装过程中所克服的困难和过程质量控制。图1为坝顶门机平面结构图。

图1 坝顶门机结构图

2 结构特点分析

隆潘卡尔水电站大坝坝顶门机在体积方面属于中小型门机，但是起吊载荷相对较大，安装过程具有以下特点：

（1）结构组成复杂：门机三套起升机构，到货零配件很多，拼装时要严格按编号要求进行。

（2）门机高度较高、轨距较小：门机门架高度9.92 m，轨距4.7 m。

（3）根据现场安装条件，现场最大起重量的吊车为50 t，大坝坝顶狭窄，受现场吊装场地限制，大件吊装困难。

（4）根据隆潘卡尔CCTP特殊技术条款，负荷试验静载试验载荷为额定载荷的150%，2×800 kN的静载试验配重为240 t，门机轨距4.7 m，除去门腿所占空间，剩余空间宽度不足3.2 m，试验吊架设计制作困难，试验时隆潘卡尔项目部提供φ32-12 m的螺纹钢筋作为配重。

3 安装过程

3.1 工艺流程

门机部件到货验收→大车行走机构安装→下横梁安装→门腿安装→中横梁安装→测量→上部平台结构安装→测量门架垂直度与形体尺寸→高强螺栓验收→起升机构安装→电气盘柜吊装→机房安装→检修吊安装→各附件安装→钢丝绳缠绕→负荷试验

3.2 安装工艺

3.2.1 部件编号、辅助吊耳焊接

用油性记号笔对每一块部件按照吊装顺序进行编号，辅助吊耳下料制作焊接。对于较复杂的上部结构的平台，每一块花纹钢板仔细与图纸核对后编号并写上名字，方便起重人员吊装。

3.2.2 门架安装

门架安装属于门机安装过程中重要的一部分，在大车行走机构就位后需严格控制尺寸，吊装前用全站仪在轨道上放出四个基准点，门机四套行走机构就位，用水平尺检查垂直度，稍微加以固定，检查轨距与轮距，直到达到合格的数据，才能进入到下横梁、门腿安装。上部平台结构与门腿连接固定后，反复检查门架尺寸，门架垂直度，按照设计图纸要求，控制安装精度。高强螺栓紧固按照厂家提供的高强螺栓紧固扭矩完成。

3.2.3 焊接部分

门机需要焊接的部位较多，但是对焊缝等级要求最高的就是门腿与上部平台结构的连接部位，焊缝等级为A级，要求做100%的超声波检测和100%的磁粉检测。车档、夹轨器等焊缝属于B级焊缝，只做表面检查。

隆潘卡尔金结安装中的焊接过程检查严格按照焊接工艺进行。

施焊前，用磨光机将坡口及其两侧10～20 mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹清除干净。由质检员和现场监理检查员共同检查通过。焊接过程中焊工携带保温筒存放焊条，且筒内保持一定温度。

3.2.4 起升机构组装

按照施工图纸，依次进行三套起升机构吊装，起升机构吊装时需注意上下游方向和左右岸方向。由于在进行负荷试验之前。各套抓梁未进行安装调试，因此卷筒联轴器的安装在负荷试验完成后进行。

3.2.5 电气设备安装

门机上部平台结构拼装完成，电气盘柜吊装就位，开始电缆桥架安装，放置电缆依次进行。电缆桥架支架的焊接固定，支架点焊固定，要求外观美观。

3.3 门机负荷试验

3.3.1 试验托架准备

在确定使用钢筋作为配重以后，需要现场设计制作一个托架放置钢筋，托架设计要求能够承载240 t以上的重量，托架用于800 kN和2×800 kN两个大的起升机构试验。2×200 kN起升机构静载试验最大吊重为60 t，试验时对钢筋采用兜吊法进行。

（1）试验托架设计

吊架结构如图2所示：

图2 吊架结构图

A、C号主梁采用导流底孔门槽废弃反轨，B号次梁采用 27 a 工字钢，1、4、7、8、9、12、15 号次横梁采用 27 a 工字钢，2、3、5、6、10、11、13、14 号主横梁采用40 a工字钢。

（2）吊架受力计算

荷载参数：

1）2×800 kN起升机构荷载试验

起吊重物重量F1=βG1=1.5×2×800=2 400 kN G—门机启闭容量；β—实验系数，β=1.5。

试验吊架重140.9 kN，实验需装载2 400-140.9=2 259.1 kN重物。

2）800 kN起升机构荷载试验

起吊重物重量F1=βG1=1.5×800=1 200 kN G—门机启闭容量。β—实验系数，β=1.5。

试验吊架重140.9 kN，实验需装载1 200-140.9=1 059.1 kN重物。

选择2×800 kN起升机构荷载试验荷载参数作为结构计算的主要依据。

（3）横梁计算

实验吊架装载重物选用钢筋，钢筋均匀堆放在吊架内。横梁跨度为3.2m，P=2 259.1 kN。吊架吊点设置在 2、3、13、14 号横梁处，起吊钢绳夹角≤300°，计算取钢绳夹角30°。吊点处竖直方向受力Q2=Q3=Q13=Q14=2400/8=300 kN。吊点处水平方向受力 q2=q3=q13=q14=2400/8×tan（30°/2）=80.38 kN。

1）次横梁计算（受力图见图3）

图3 次横梁受力图

选取最大荷载处4号横梁，作为计算对象。

R4=71.52 kN/m。

4号横梁参数：

底板参与横梁计算的有效宽度B=0.3×975+0.3×975=585 mm。

A=16 017 mm2

t=6 mm

Ix=116 411 411.8 mm4

Sx=449 321.6 mm3

W max=2 370 904 mm3

W min=483 235 mm3

M max=71.52×3.22/8=91.55 kN.m

Q max=71.52×3.2/2=114.43 kN

底板外侧弯曲应力σ1=M max/W max=38.16 MPa≤[150 MPa]；

底板内侧弯曲应力σ2=M max/W min=145.1 MPa≤[150 MPa]；

最大剪应力 τ1=Q max×S x/ （Ix×t）=64.4 MPa≤[90 MPa]；

满足应力要求。

（4）吊耳计算

吊耳尺寸图见图4。

图4

吊耳处绳向力 F=300/cos（30°/2）=310.6 kN。

吊点处竖直方向受力Q=2 400/8=300 kN。

吊点处水平方向受力q=2 400/8×tan（30°/2）=80.38 kN。

吊耳壁承压应力：

σ1=F/dt=310.6×1000/85/50=73.08MPa≤[150MPa]

吊耳孔拉应力：

σ2=σ1×（R2+r2）/（R2-r2）=73.08×（127.52+42.52）/（127.52-42.52）

=91.35 MPa≤[150 MPa]

吊耳处焊缝剪应力：

σ3=310.6×1000/（400×50×0.7）=22.1 MPa≤[200 MPa]

满足应力要求。

（5）实验吊架制作

吊架制作从短缺材料采购，原有材料下料，倒运，组装，焊接，用时接近11 d。

3.3.2 试验

试验场地选择如下页图5：根据门机三套起升机构在门机上的位置，800/2×800 kN起升机构位于门腿之间，2×200 kN起升机构位于门机上游部位，大坝坝顶狭窄，无堆放钢筋的位置，因此选择右岸拦污栅堆放场作为2×200 kN起升机构的负荷试验场地。

试验配重明细表如表1、表2、表3：

负荷实验过程中，由于门机门架空间狭小，而起升机构起重量较大，并且800 kN起升机构的吊点位置不在门机上下游门腿中间，因此设计吊架时在吊架中间加一道护栏，用于放置800 kN起升机构的荷载。

图5

表1 坝顶门机800 kN起升机构载荷试验配重明细表

表2 坝顶门机2X800 kN起升机构载荷试验配重明细表

表3 坝顶门机2X200 kN起升机构载荷试验配重明细表

3.3.3 实验数据记录

梁的挠度和永久变形采用全站仪全程测量，在实验过程中电气数据由电气管理人员记录。

4 质量控制

为保证坝顶门机的安装质量，门机到货后，现场联合各方进行到货验收，现场监理提出焊缝存在厂内制作缺陷，均已一一修补完成才开始倒运组装。

安装前组织安装人员参加安全技术交底会议，作业队专门组建一个8人组成的门机安装小队，分别由起重工，铆工，焊工，辅助工组成，其中一个起重工和一个铆工兼任技术员，初步保证门机安装质量。

5 结语

隆潘卡尔水电站坝顶门机属于中大型门机，安装时严格控制每一道工序质量以及每道工序间的衔接，层层把关，不断总结经验，不断提高安装技术；严格按照关键工序停止点进行控制，从而保证了门机安装质量，现今门机实验完成，运行状态良好。

[1]SL381-2007水利水电工程启闭机制造安装及验收规范[S].

TV547

B

1672-5387（2017）10-0028-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.010

2017-07-21

鲁青海（1988-），男，助理工程师，从事水利水电金属结构安装管理工作。