盐锅峡水电站溢流门自动启闭机改造及应用

董晓宁，张顺真

（甘肃盐锅峡发电有限公司，甘肃 临夏 731601）

盐锅峡水电站位于甘肃省永靖县境内的黄河干流上，距上游刘家峡水电站33 km，下游兰州市约70 km.电站于1958年9月27日动工修建，1961年11月18日第1台机组（4号机组）投产发电，1975年11月15日8台机组全部建成，总装机容量352 MW（8×44 MW），1990年和1998年分别扩建了9号、10号机组，随后逐年逐台进行增容改造。目前经扩建增容后至509.6 MW（8×51.2 MW+2×50 MW）。

1 概述

盐锅峡水电站工程枢纽由右岸溢流坝、左岸挡水坝、坝后式厂房及厂房和坝体之间设置的110 kV升压站4部分组成，大坝全长321 m，最大坝高57.2 m，设计总库容量2.20亿m3，现实际库容4 000万m3。电站共有6扇溢流坝工作闸门，1扇溢流坝检修闸门，为露顶式平面钢闸门，位于大坝右岸，从左至右1～6号依次布置。其中最右岸溢洪道（第6孔）为非常溢洪道，原设计规定1～5孔溢流闸门全部开启后方可使用第6孔非常溢洪道。

盐锅峡水电站溢流闸门底坎高程1 609.00 m，门顶高程1 620.00 m，坝顶高程1 624.20 m.溢流坝工作闸门和检修闸门均由 2×62.5/10 t坝顶门式起重机通过拉杆连接进行启闭,从工作人员进入门机进行操作到门机挂钩和工作闸门进行连接，启闭过程繁杂，启闭时间长[1]，不满足溢流门迅速启闭的要求，对盐锅峡水电站防汛度汛工作造成了极大的隐患。2019年底，对盐锅峡水电站1～5号溢流坝工作闸门启闭方式进行了改造，增设固定卷扬式启闭机，按照1门1机配置，实现闸门现地/远程自动启闭操作[2]。改造后溢流工作闸门和溢流门固定卷扬式启闭机技术参数详见表1、表2。

表1 1～5号溢流工作闸门技术参数

表2 固定卷扬式启闭机主要技术参数

2 溢流门启闭机的改造

本次溢流门改造范围为溢流坝1～5号溢流工作闸门启闭机，改造新增设备主要包括溢流坝工作闸门固定卷扬式启闭机起升机构、钢支架、平衡梁、机罩（含专用吊具）、应急操作机构及配套的控制系统。

2.1 起升机构

起升机构为双吊点布置，其卷扬系统由2套双联卷筒、2套卧式硬齿面减速器、2套工作制动器、2套安全制动器、2台三相交流变频电动机、2套定滑轮组、2套平衡滑轮组以及2套吊具等部件组成。电动机通过联轴器驱动减速器带动双联卷筒转动以卷放钢丝绳，钢丝绳通过滑轮系统使动滑轮升降以达到闸门的启闭。起升机构主要设计特点：

（1）采用全封闭传动，双吊点采用机械同步轴刚性同步控制。

（2）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。

（3）钢丝绳的缠绕方式为单层缠绕，卷筒为螺旋绳槽。

（4）在平衡滑轮座处设轴销式荷重传感器，用于起升载荷的信号输出。

（5）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。

（6）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，卷筒一端安装一台液压钳盘式制动器，用于安全制动。

2.2 平衡梁

由于坝顶门机轨上扬程限制，为降低坝顶钢支架高度，固定卷扬式启闭机动滑轮直接作为平衡梁上吊耳，吊点间距8 300 mm，下吊耳与工作闸门连接，吊点间距12 700 mm。上下吊耳中心距1 700 mm。平衡梁为箱型截面[3]，采用Q345C材料。每台固定卷扬式启闭机1根，共5根平衡梁。

2.3 钢支架

钢支架布置于闸墩顶部，支架基础板通过化学锚栓固定，每个钢支架立柱布置22个直径24 mm的化学锚栓，单根保证拉力不低于64 kN。每个钢支架4个立柱共布置88个化学锚栓。钢支架采用实腹式梁系结构。机架由顶部结构、立柱和水平连接系等组成。机架材料采用Q345C。机架结构按照正常运行工况和地震工况计算，结构应力和最大挠度均在规范允许范围内。

2.4 应急操作机构

固定卷扬式启闭机应急操作机构型号为MQHGTD—50—CL，为独立的设备，该系列油泵的工作介质为L-HM46号抗磨液压油，冬季换用L-HM32号抗磨液压油，应急提落1～5号溢流门工作过程中连接固定卷扬式启闭机进行使用。

3 设备运行与维护

溢流门闸门的正常稳定运行，是保证整个水电站安全的关键，因此，对溢流门启闭机设备的维护，是水电站设备维护必不可少的一部分。对于溢流门启闭机的维护保养，主要包括以下几个方面。

（1）齿轮减速器[4]检修。对行星齿轮分解、清扫、检查，保证行星齿轮轮齿完整无损伤，齿面无严重磨损；联轴器中心误差，倾斜度不得超过2 mm/m；同心性误差为0.05～0.10 mm。

（2）钢丝绳及卷筒清扫注油。检查钢丝绳无脱槽、打结、压伤、断丝或断股现象，检查钢丝绳螺栓压板是否紧固，是否有双螺母防松装置，油泥清理干净，润滑油涂抹均匀。

（3）机座检查处理、除锈喷漆。机座钢结构完好，表面清理干净，露出金属本色，涂刷红丹防锈漆，防腐层无流挂、皱皮现象。

（4）同步轴齿形联轴节分解、清扫、检查，确保轮齿完整无损伤，齿面无严重磨损。

（5）对液压泵站、小推动器检查。保证液压泵站内无漏油，液压系统动力泵站内部无漏油，内部螺栓未松动，推动器上下移动正常，推动器内部无漏油。

（6）制动器检查，确定制动器上的螺母、开口销、定位板齐全、无松动，杠杆及弹簧无裂纹，制动轮上的销钉螺栓及缓冲垫圈齐全、无松动.

（7）应急操作机构，在全厂失电或坝顶1～5号溢流门固定卷扬式启闭机失电且需要紧急提落溢流门时，将应急操作机构与坝顶1～5号溢流门固定卷扬式启闭机进行连接，打开换向球阀A和换向球阀B，缓慢打开启闭机制动器的手动装置，观察溢流门提落状况。

4 改造后效果分析

盐锅峡水电站溢流门启闭机设计改造工程于2019年10月11日设计施工，2020年12月25日全部完工。

设备改造之前，采用传统的坝顶 2×62.5/10 t门式起重机对1～6号溢流闸门进行提落。工作过程为运行值班负责人下发溢流闸门提落门命令，操作人员接收命令后办理溢流门提落操作票，投入坝顶门式起重机电源，检查各部件正常后在起重指挥人员的指挥下司机将门式起重机移至所提溢流门相应位置，3～4人同时操作进行门式起重机挂钩与溢流门拉杆连接，将溢流门提落至运行值班负责人允许的开度。溢流门提落作业耗时费力且存在较大的安全隐患。

设备改造完成后，对各安装项目进行实际检测，确定各项安装指标符合规范中各项标准。对1～5号溢流门分别进行了溢流门启闭机闸门现地/远程动水自动启闭操作试验，确定溢流门闸门提落正常。溢流门现地提落操作由电气操作人员配合开关动作溢流门提落按钮进行起落，机械维护人员配合检查溢流门实际提落情况，试验确定开关动作过程与溢流门提落情况一致，远程操作过程起升高度精确，控制灵活，闸门同步性良好，5套启闭机运行平稳，液压系统动力泵工作压力稳定。设备改造后，现地操作由两人完成，远程操作由集控中心进行操作，省时省力且大大降低了作业安全风险。

5 结论

水电站闸门与启闭机在我国水利水电建设行业中起着至关重要的作用。盐锅峡水电站1～5号溢流门2×800 kN固定卷扬式启闭机的应用，提高了水电站大坝的安全稳定运行管理和防汛应急响应能力[5]，具有显著的经济效益和社会效益。