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丰满水电站进水口分层取水结构设备布置设计

时间:2015-12-29 来源:未知 作者:傻傻地鱼 本文字数:3252字
摘要

  1概 述

  丰满水电站是我国第一个因病坝,必须采取有效措施进行全面治理重建的工程项目。工程位于吉林省境内第二松花江干流上的丰满峡谷口,距吉林市16 km.新建工程为一等大(Ⅰ)型,开发任务以发电为主,兼有防洪、灌?#21462;?#22478;市及工业供水、养殖和旅游等综合效益,新建电站共安装6台机组,总装机容量1 200 MW.

  2进水口分层取水金属结构
  
  设备布置进水口分层取水采用单管单机布置,6台机共设置6个引水管道。在每个进水口沿水流方向各设置1道叠梁闸门、拦污栅、检修闸门和快速闸门。

  近年来,随着对生态环境保护的重视,降低下泄低温水对生态环境产生不利影响,水电站引水发电?#20302;?#36827;水口分层取水方式正逐渐被采用。丰满重建工程是我国北方第1座进水口利用叠梁闸门实现分层取水措施的大型水电站,进水口分层取水设置在大坝右岸。国内已建的分层取水进水口布置,通常为沿水流方向由上游至下?#25105;来?#24067;置为拦污栅、叠梁闸门、检修闸门及快速闸门。由于该工程地处东北严寒地区,冬季时间长达5个月之久,并且极端气温可达到-42.5 ℃,进水口处冬季有冰盖形成,厚度约1.5 m左右,并且水位变化幅度较大,这样,拦污栅布置在最前端处于校核洪水位之上,冬季会由于冰盖上下位置的变化而被破坏,为保证拦污栅冬季的正常运行,解决冰冻问题,进行了多方案的比较,但由于拦污栅栅体前后为动态水流,采用除冰方式来解决冰冻问题的方案并不十分可靠,且投?#24335;?#22823;。为此,该工程采用拦污栅后置于叠梁闸门方案,解决了拦污栅冰冻问题。

  3叠梁闸门及其启闭设备

  叠梁闸门为分层取水不可或缺的重要设备之一,运行期间随库水位的变化,可通过增加或减少叠梁门数量达到控制下泄水温的目的。在每个进水口前端布置3孔叠梁门,共设置叠梁闸门18孔18扇,为避免叠梁闸门的检修、维护及损坏对工程正常运行的影响,另设置一扇备用叠梁闸门。每扇叠梁闸门分9节,单节高度3 m,共171节叠梁闸门。叠梁闸门的功用要求其门顶过水,闸门会出现振动现象,加上机组出现事故,快速闸门的突然关闭对闸门产生反向水锤压力。因此,其结构设计不同于其他闸门,通过多方案比较人工计算及模型试验,闸门结构型式门顶部为流线型的平面滑动式。闸门孔口尺寸为7.0 m×27.0 m(宽×高,下同)。按4 m水头差设计计算,其下节闸门作用在220.00 m高程的底槛上,闸门检修平台高程为269.50 m.闸门为焊接结构,主体结构材料根据其工作环境温?#21462;?#25805;作条件及设计工况选为Q345B,主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构,为防止梁格内积累污物,造成闸门结构破坏,面板布置在上游侧,闸门主支承采用复合滑道支承兼做侧止水,具有较低的摩擦系数及较高的耐磨性,可以大大减小启闭力,降低启闭机容量,节省了工程投?#30465;?/p>

  闸门的操作方式为动水启闭。为减小坝面的布置宽度,节约工程投资,选用与拦污栅共用的2×400 kN双向门式启闭机配抓梁来操作。双向门机的容量及轨上扬程由拦污栅?#33539;ǎ?#24635;扬程?#20667;?#26753;闸门操作要求?#33539;ǎ?#21487;分别携带2套抓梁1套起重吊具及清污抓斗,用于进水口叠梁闸门的启闭、拦污栅的启闭及栅前的清污。启闭机现地操作,门机由小车机构(包括起升机构及小车行走机构)、机房、清污抓斗、大车行走机构、门架、走梯、电缆卷?#30149;⒓泄?#22120;、风速仪及电气组成。启闭机上设有带数码显示仪表的高度限?#30772;鰲?#36807;负荷装置、风速仪等安全措施。 门机轨道安装在269.50 m高程坝面上,叠梁闸门的检修与维护也在此坝面上进行,叠梁闸门冬季无运行要求时置于门库内。

  4拦污栅及其启闭设备

  为有效地拦截污物,保证机组有效出力,在叠梁门的下游侧设一道潜?#23383;?#31435;式活动拦污栅,每个进水口设3孔3扇,共设置拦污栅18孔18?#21462;?/p>

  拦污栅孔口尺寸为8.0 m×11.2 m,设计水头差为4 m,底槛高程为222.00 m,其检修维护及清污平台高程为269.5 m.拦污栅结构设计为框架直立式板梁焊接结构,结构按国?#20197;?#36755;单元划分标准沿高度方向设计成7节制造运输,节间采用销轴配合连?#24433;?#27963;动连接,在工地组装。以利于提栅清污时装卸方便和检修维护,拦污栅正反向均设有铸钢滑块,侧面设有钢滑块导向。

  通过对原丰满库区污物情况的调查了解,原电站进水口处污物很少,近些年来未对机组发电运行产生实?#24066;杂?#21709;。但是考虑2010年洪水时期库区存在污物堆积情况,为安全起见,在分层取水口双向门机上设置了清污抓斗,以便清除拦污栅前至叠梁门之间水面上堆积的污物。

  选用与叠梁门共用的启闭容量为2×400 kN双向门机配自动抓梁进行操作,采用提栅人工及辅以清污抓斗联合清污。门机轨道安装在269.50m高程坝顶上,拦污栅的清污、检修与维护也在此坝顶处进行。

  5检修闸门及其启闭设备

  在拦污栅的下游侧设一道平面滑动检修闸门?#22365;?#20854;相应的埋件,依据闸门的使用频率,6孔可配置1扇检修闸门,用于快速闸门及其埋件检修时挡水。检修闸门孔口尺寸为8.0 m×11.2 m,其?#35013;?#39640;程为222.00 m,按正常蓄水位设计,取系列水头为45 m.检修闸门为焊接结构,主体材料根据其工作环境温?#21462;?#25805;作条件及荷载工况设计为Q345B,主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构,为降低启闭机容量,节约工程投资,主滑道选用摩擦系数低,抗压强度高的钢基铜塑复合材料。门叶结构按国?#20197;?#36755;单元划分标准沿高度方向设计成4节设计、制造、运输。在?#27542;?#28938;接连成2节,节间采用销轴配合连?#24433;?#27963;动连接。

  闸门的操作条件为静水启闭,考虑进水口流速较小,采用节间充水平压方式,进行充水平压,当闸门前后水位差达到预先设计值时静水启门,不工作时存放在门库内,结?#23777;?#36895;闸门启闭设备的安?#22365;?#26816;修选用2×1 250 kN双向门式启闭机配液压抓梁来操作。门机轨道安装在269.50 m高程坝面上,闸门的检修与维护也在此坝面上进行。

  6快速闸门及其启闭设备

  在检修闸门的下游侧设一道平面快速闸门?#22365;?#20854;相应的埋件,共设6孔6扇快速闸门,在机组和引水隧洞发生事故时可起到快速保护作用。快速闸门门型选择:经比较,快速闸门采用上游止水,定轮支承时,闸门不仅自重较重,而?#19968;?#35201;另需加配重,采用下游止水,滑道支承时,闸门自重较轻,可利用水柱?#26053;牛?#32780;且不需另加配重,且对水工结构有利。经综合比较,快速闸门采用滑动式支承较经济合理,水工布置结构紧凑。闸门平时停在喇叭口上游孔口以上约1.0 m左右。快速闸门按正常蓄水位263.50 m设计,其?#35013;?#39640;程为222.00 m,闸门孔口尺寸为8.0 m×9.6 m,设计水头为45 m,闸门为焊接结构,主体材料根据其操作条件荷载工况及其工作环境温度设计为Q345B.门叶主横梁为焊接组合工字梁,纵隔板为实腹T型焊接结构,主横梁采用工字型实腹等截面焊接结构,为降低启闭机容量,节约工程投资,主滑道选用抗压强度高、减摩系数低的钢基铜塑复合材料。门叶结构和吊耳结构按国?#20197;?#36755;单元划分标准沿高度方向设计成4节设计、制造、运输,在?#27542;?#37319;用连?#24433;?#28938;接成整节,闸门的检修与维护设置在241.36 m高程的平台上。

  闸门的操作方式为利用水柱动水闭门,充水阀充水平压静水启门。经布置和计算,为保证闸门能快速闭门,启闭设备采用液压启闭机配拉杆操作安全可靠,并便于远程控制。每扇快速闸门各由1台5 000 kN/3 200 kN(持住力/启门力)液压启闭机配拉杆操作,采用一机一泵站布置,为了使坝面整洁、?#25318;郟?#20020;时交通方便,将泵站布置在坝面269.50 m高程以下的266.00 m高程的平台上。启闭机能在中控?#20197;?#25511;或机旁盘及现地手动操作。

  每扇快速工作闸门的控制不仅具备现地、远方"手动"和"自动"控制功能,还具备对快速工作闸门的启闭控制、液压泵站的自动启停、工作泵与备用泵?#35874;?#31561;的控制,并能够对启闭过程中各种工况参数自动监测、显示以及对各种故?#29486;?#24577;进行声光报警,"自动"工作模式下的控制?#20302;?#36824;能对故障实施必要的处理。泵站内设有足够的照明设备。液压启闭机吊点型式为单吊点,工作行程10.3 m,最大行程10.5 m,液压启闭机的安?#22365;?#26816;修利用QMS-2×1 250 kN双向门机来操作。

  7结 语

  丰满重建工程进水口分层取水金属结构设备布置设计,成功解决了寒冷地区拦污栅冬季运行防冰冻问题,节省了大量资金。各闸门及其启闭设备选型合理,满足现行规范要求。叠梁闸门操作运行灵活可靠,满足了下泄水温的要求,保证了下游生态平衡,成果具有创新性,可在同类工程项目中进行广泛的推广和应用。

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